LHCb-Kollaboration beobachtet zum ersten Mal CP-Verletzung in Baryonen
Das Standardmodell der Teilchenphysik sagt vorher, dass sich Teilchen und Antiteilchen unterschiedlich verhalten – dies resultiert aus der so genannten CP-Verletzung. Forschende am LHCb-Detektor am CERN konnten nun zum ersten Mal dieses Verhalten in sogenannten Baryonen, also Teilchen die aus drei Quarks bestehen, nachweisen. Das LHCb-Experiment ist eines der vier Experimente am Large Hadron Collider am CERN, das in Deutschland durch einen Forschungsschwerpunkt des Bundesministeriums für Forschung gefördert wird.
Bei der diesjährigen Fachkonferenz „Recontres de Moriond“ [1] konnte die LHCb-Kollaboration einen großen Erfolg vermelden:
Forschenden der Kollaboration ist es erstmals gelungen, die sogenannte CP-Verletzung, also das unterschiedliche Verhalten von Materie und Antimaterie in Baryonen, nachzuweisen. Dies berichteten sie in einem Vortrag auf der Moriond-Konferenz in den französischen Alpen. Gleichzeitig wurde das Ergebnis bei der renommierten Fachzeitschrift Nature zur Veröffentlichung eingereicht.
Baryonen sind Teilchen, welche aus drei Quarks zusammengesetzt sind. Die bekanntesten Vertreter sind das Proton und das Neutron, aus denen die Atomkerne bestehen. Doch es gibt noch viele weitere solcher Teilchen. In einem davon, dem sogenannten Λb0-Teilchen und seinem Antiteilchen ist es nun erstmals gelungen, diese CP-Verletzung in Baryonen nachzuweisen.
Diese Messung ist in gleich mehrfacher Hinsicht von großer Bedeutung: Zum einen zeigt sie einmal mehr, dass die vom Standardmodell der Teilchenphysik beschriebenen Mechanismen der CP-Verletzung universell zu gelten scheinen. Sie ist daher eine weitere eindrucksvolle Bestätigung der Gültigkeit des Standardmodells. Dazu fasziniert aber noch ein weiterer Aspekt die Forschenden:
„Das richtig Spannende ist, dass wir zum ersten Mal wirklich Materie-Antimaterie-Asymmetrien messen, da wir klar sagen können, welches der Teilchen Materie und welches Antimaterie ist.
Bei den Mesonen [in denen bisher die CP-Verletzung gemessen wurde, Anm. d. Redaktion] ist dies nicht so klar, die haben jeweils ein Quark und ein Antiquark und die Defintion was Meson oder Antimeson ist, ist willkürlich,“ erklärt Prof. Stephanie Hansmann-Menzemer, Sprecherin des deutschen Forschungsschwerpunkts LHCb und Mitglied der LHCb-Kollaboration.
Das diese Messung jetzt möglich ist, ist vor allem der großen Menge an Kollisionen zu verdanken, die in den letzten Jahren am LHC aufgezeichnet werden konnten und so den Forschenden eine vorher nicht erreichbare Messgenauigkeit erlauben. Nun freuen sich die Forscher und Forscherinnen darauf, diese Daten weiter zu nutzen, um mit weiter steigender Präzision eine Abweichung von Standardmodellvorhersagen und damit vielleicht eines der großen Rätsel der Teilchenphysik, etwa die Existenz der Dunklen Materie, zu lösen.
Weitere Informationen:
Pressemittelung der LHCb-Kollaboration
Pressemitteilung des CERN