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Physiker vermaßen Naturkonstante präziser denn je

02.07.2019

Mit einer neuen Methode ist es Physikern gelungen, die sogenannte schwache Axialvektor-Kopplungskonstante mit bisher unerreichter Genauigkeit zu messen, teilte die Technische Universität (TU) Wien mit. Diese Naturkonstante genau zu kennen, ist in der Teilchenphysik von großer Bedeutung. Die Forscher berichten darüber im Fachblatt "Physical Review Letters".

Im Universum wirken mit dem Elektromagnetismus, der Gravitation, der starken und der schwachen Kernkraft vier fundamentale Kräfte. Zu deren Berechnung, "muss man bestimmte Parameter kennen, die ihre Stärke angeben - und insbesondere bei der schwachen Wechselwirkung ist das eine komplizierte Angelegenheit", so der an der Arbeit beteiligte Physiker Hartmut Abele vom Atominstitut der TU. Wenn etwa bestimmte Teilchen in andere umgewandelt werden, spielt die schwache Wechselwirkung und somit die schwache Axialvektor-Kopplungskonstante ("gA") eine wichtige Rolle.

Verständnis der Kernfusion und Teilchenphysik

Mit Hilfe dieser Größe lässt sich etwa die in der Sonne stattfindende Kernfusion erklären oder die Entstehung der Elemente unmittelbar nach dem Urknall beschreiben. Auch für das Verständnis von Experimenten auf dem Gebiet der Teilchenphysik, wie sie etwa am Europäischen Kernforschungszentrum (CERN) in der Schweiz stattfinden, sei die Konstante wichtig.

Während Wissenschafter bisher bei Messungen der gA mit Störeffekten von 15 bis 30 Prozent zu kämpfen hatten, zeigten die Physiker nun, wie es genauer geht: Sie bauten am Institut Laue-Langevin in Grenoble (Frankreich) einen Detektor, der die beim Zerfall von Neutronen emittierten Elektronen misst. Abele: "Diese Elektronenemission ist nicht perfekt symmetrisch. Auf der einen Seite misst man ein bisschen mehr Elektronen als auf der anderen - das hängt von der Spinrichtung des Neutrons ab." Mit starken Magnetfeldern sammelt der Detektor dann die Elektronen aus beiden Richtungen ein und zählt sie. Aus dem Unterschied der Elektronenanzahl lässt sich der Wert der Kopplungskonstanten gA mit einer Genauigkeit von 0,04 Prozent angeben.

Service: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.242501

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