Mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens am „CERN Large-Hadron-Collider“ im Jahre 2012 wurde das letzte Teilchen des sogenannten Standardmodells der Teilchenphysik experimentell bestätigt. Doch es gibt gute Gründe an der Vollständigkeit der aktuellen Theorie zu zweifeln.
Regensburg. Zum einen sind astrophysikalische Erkenntnisse, wie die Existenz dunkler Materie, nicht in der Theorie beschrieben. Zum anderen ist bei sehr hohen Energien eine quantenmechanische Beschreibung der Gravitation erforderlich, die ebenfalls nicht Teil des Standardmodells ist. Die Suche nach Hinweisen neuer physikalischer Prozesse jenseits dieses Standardmodells beschäftigt daher Forscher seit vielen Jahren. Ein vielversprechender Hinweis auf solch „neue Physik“ liegt in Präzisionsmessungen des Effektes eines magnetischen Feldes auf die intrinsische Rotation (Spin) elementarer Teilchen. In der Tat gibt es seit der Messung dieser Effekte für Muonen (schwerere Verwandte der Elektronen) am Brookhaven National Laboratory in den USA im Jahre 2004 eine Diskrepanz mit theoretischen Vorhersagen.
Der Regensburger Physiker Prof. Dr. Christoph Lehner und seine Kollegen aus den USA und Japan untersuchten daher die am schwierigsten zu berechnende Komponente der Theorie-Vorhersage – den Effekt virtueller Quarks in der Streuung von zwei Lichtquanten (Photonen). Um diese Rechnung durchzuführen, hat das Team neue Methoden entwickelt, mit denen es das Problem auf Supercomputern in den USA simulieren konnte. So konnten die Wissenschaftler den Effekt virtueller Quarks in der Streuung von zwei Lichtquanten mit hoher Präzision berechnen und als Ursache für den Unterschied zwischen dem Brookhaven Experiment und dem Standardmodell ausschließen. Die Ergebnisse der Wissenschaftler wurden in dem Journal „Physical Reiew Letters“ veröffentlicht. Prof. Lehner und seine Kollegen warten nun gespannt auf neue Ergebnisse eines Experiments am Fermilab in den USA, die in diesem Sommer veröffentlicht werden sollen und neue Erkenntnisse zur aktuellen Diskrepanz liefern können.
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