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Der Teufel im Detail#

Physiker der Universität Graz finden Hinweise auf mehr Elementarteilchen im Atomkern#

Das Higgs-Teilchen dürfte auch ein Bestandteil eines Protons sein, wie Physiker kürzlich berechneten.
Das Higgs-Teilchen dürfte auch ein Bestandteil eines Protons sein, wie Physiker kürzlich berechneten.
Illustration: CERN/ATLAS and CMS

Im Kern eines Atoms befinden sich Protonen und Neutronen. Diese setzen sich aus weiteren Elementarteilchen zusammen, nämlich jeweils aus drei Quarks. Das kann man aktuell in Physik-Lehrbüchern nachlesen, die nun aber vielleicht umgeschrieben werden müssen. Axel Maas und Simon Fernbach vom Institut für Physik der Universität Graz haben mit ihren Kollegen an der Universität Wien sowie am Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften errechnet, dass ein zusätzliches Higgs-Teilchen im Proton sein sollte, wenn es auch nur einen geringen Anteil stellt. Diese Erkenntnisse wurden in der „Physical Review D“ in Open Access publiziert.

Ins Innere vorgedrungen#

Das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik, von dem sich die meisten physikalischen Gesetze ableiten lassen, ist unglaublich komplex und lässt sich daher nur näherungsweise darstellen. „Es war bisher bekannt, dass ein Proton aus drei Quarks besteht und dass dort viele Quanteneffekte stattfinden“, beschreibt Maas. Genauere Analysemethoden deuten auf ein Higgs-Teilchen als vierte Komponente hin, wie das Team aus Graz und Wien anhand von Messungen am Teilchenbeschleuniger des europäischen Kernforschungszentrums CERN rekonstruiert hat. „Das ist verträglich mit dem, was wir bis jetzt wissen. Es ergänzt und erweitert unser Bild vom Proton“, so der Forscher.

Genauere Untersuchungen und eine endgültige Bestätigung benötigen allerdings den Ausbau des riesigen Messgeräts, der in den nächsten Jahren beginnt. Dann wird auch die exakte Größe des Anteils bestimmbar sein, den das Higgs-Teilchen am Proton hat. MaturantInnen werden also eventuell in Zukunft ein kleines bisschen mehr wissen müssen.

Publikation:#

Simon Fernbach, Lukas Lechner, Axel Maas, Simon Plätzer, Robert Schöfbeck, „Constraining the Higgs boson valence contribution in the proton“, Physical Review D (Vol. 101, No. 11)