D. Lenz
Bei Kollisionen zwischen Protonen und Eisen-Ionen im Teilchenbeschleuniger LHC des Kernforschungszentrums CERN haben Wissenschaftler eine neue Form von Materie erschaffen. Das merkwürdige Verhalten dieser neuen Materien stellt die Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) allerdings vor ein Rätsel.
Genf (Schweiz). Im größten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Kernforschungszentrum CERN nahe Genf haben Wissenschaftler Protonen, also positiv geladene Teilchen eines Atomkerns, mit Eisen-Ionen kollidieren lassen. Die Protonen trafen mit fast Lichtgeschwindigkeit auf die Eisen-Ionen und Explodierten. Doch unter den weggesprengten Teilchen entstanden auf einmal neue Materieteilchen, dessen Verhalten man sich bis jetzt nicht erklären kann. Die Forscher vermuten, dass es sich hier um eine neue Form von Materie handeln könnte.
Bei solchen Teilchenkollisionen entstehen normalerweise kurzzeitig neue Partikel, welche anschließend wieder zerfallen. Diese Partikel bewegen sich unkontrolliert vom Kollisionsort mit annähernder Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen. Doch beim dem Protonenbeschuss von Eisen-Ionen haben die Wissenschaftler des Compact Muon Solenoid-Teams (CMS) eine ungewöhnliche Entdeckung gemacht: Von zwei Millionen Kollisionen tauchen immer wieder wenige Teilchenpaare auf, welche sich immer wieder parallel in exakt die selbe Richtung bewegen und sich exakt in der selben Flugbahn vom Kollisionsort entfernen. Auch bei zahlreichen erneuten Versuchen waren immer wieder diese geheimnisvollen Teilchenpaare zu beobachten.
Der Physiker Gunther Roland vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) berichtet in der Fachzeitschrift Physical Review B: "Irgendwie flogen diese Paare immer in die gleiche Richtung, obwohl wir uns nicht wirklich erklären können, wie sie diese Richtung einander kommunizierten. Das hat viele Leute und auch uns ziemlich überrascht." Gemeinsam mit seinem Kollegen Wei Li von der Rice University veröffentlichte Roland die vorläufigen Ergebnisse auf arxiv.org, einem Dokumentenserver für wissenschafltiche Dokumente aus den Bereichen Physik, Mathematik, Informatik und Biologie.
Die MIT Heavy Ion Group konnte die neue Entdeckung anhand eigener Versuche bestätigen. So brachten die Wissenschaftler hier Protonen mit den Ionen schwerer Metalle, wie beispielsweise Gold, Blei oder Kupfer, zur Kollision. Auch hier gab es wieder wenige Teilchenpaare, welche immer wieder exakt die selbe Flugbahn besaßen.
Bei der Schwerionen-Kollisionentsteht für einen millionsten einer Sekunde eine Welle aus Quark-Gluonen-Plasma. Dieses existierte vermutlich auch für sehr kurze Zeit nach dem Urknall. Die Forscher vermuten, dass das Quark-Gluonen-Plasma Einfluss auf einige wenige Partikel hat und dies das merkwürdige Verhalten der Teilchenpaare erklären könne.
Die Forscher betonen, dass es sich bei dem beobachteten Verhalten um einen wirklich sehr kleinen Effekt handelt, der fast übersehen worden wäre. Das sich dieses Verhalten der Materie immer wieder repruduzieren lässt, legt nahe, dass es sich bei dieser Entdeckung um etwas sehr Grundlegendes handelt, für das es bis jetzt aber noch keine exakte wissenschaftliche Erklärung gibt.
