An den Grenzen der Physik
| 01. Juli 2013
Mithilfe des Large Hadron Collider, einem der größten wissenschaftlichen Projekte aller Zeiten, wollen die ForscherInnen mehrere grundlegende Fragen der Teilchenphysik klären. (Foto: flickr.com/Image Editor)
Wie stellen Sie sich die kleinsten bekannten Teilchen des Universums vor? André Hoang von der Fakultät für Physik der Universität Wien begibt sich auf die Suche nach dem "Bauplan der Natur", um dieser Frage nachzugehen. Seine Forschung lässt ihn bis an die Grenzen der modernen Physik vorstoßen.
Bereits die Denker der Antike hielten die kleinsten Bestandteile der Materie für unteilbar. Für die heute bekannten Elementarteilchen – die Quarks und Leptonen – scheint diese These tatsächlich zuzutreffen. Die Experimente, mit denen sich Quarks und Leptonen genauer unter die Lupe nehmen lassen, werden mit extrem hohen Energien betrieben und sind daher auch technisch anspruchsvoll und teuer.
Die derzeit wohl bekanntesten Experimente dieser Art finden am Large Hadron Collider am Europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN) in Genf statt. "Dort wurde kürzlich die Existenz des sogenannten Higgs-Bosons schlüssig nachgewiesen, das an der Entstehung der Masse der Elementarteilchen beteiligt ist", so der Physiker André Hoang von der Universität Wien: "Heute weiß man auch, dass sogar die elektromagnetische sowie die schwache Wechselwirkung und auch die starke Kernkraft durch unteilbare Austauschteilchen, die sogenannten Eichbosonen, vermittelt werden."
| Sind die allerkleinsten Elementarteilchen nun wirklich unteilbar oder gilt es nur eine weitere technologische Herausforderung zu überwinden, um noch tiefer in die Struktur der Materie zu blicken? Darüber diskutierten der Teilchenphysiker André Hoang von der Universität Wien und sein Kollege Eberhard Widmann, Direktor des Stefan-Meyer-Institut für subatomare Physik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, mit dem Wissenschaftsjournalisten Armin Stadler im Ö1-Studiogepräch. (Foto: flickr.com/lett) |
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Supersymmetrische Teilchen
Je höher die in den Beschleunigeranlagen produzierte Energie ist, desto genauer wird das Bild, das die PhysikerInnen von der Materie und ihrer Struktur gewinnen können. "Bis jetzt haben die Erben der antiken Denker keinen Hinweis darauf gefunden, dass die zwölf nachgewiesenen Quarks und Leptonen noch weiter zerlegt werden könnten. Ihre Beobachtungen beantworten aber noch nicht alle Fragen: Woher kommen die beobachteten Eigenschaften und Strukturen der Quarks, der Leptonen und der Austauschteilchen? Und warum haben sich Materie und ihr Gegenspieler, die Antimaterie, im frühen Universum nicht sofort gegenseitig ausgelöscht?", so der Teilchenphysiker.
Auch die Natur der ominösen Dunklen Materie, die man indirekt in unserem Universum beobachten kann, wartet auf eine Erklärung. André Hoang nennt hier als möglichen Kandidaten neue, hypothetische Elementarteilchen im Rahmen einer vielstudierten Theorie der supersymmetrischen Teilchen, die jedoch – wenn sie wirklich existieren – in den derzeitigen Experimentieranlagen wie dem LHC aufgrund ihrer großen Masse und ihrer geringen Anzahl bislang noch nicht nachweisbar waren. (red)
| André H. Hoang ist Professor für Theoretische Physik auf dem Gebiet der Teilchen- und Astroteilchenphysik sowie Gruppensprecher der Teilchenphysik an der Fakultät für Physik. Seine Forschungsschwerpunkte sind u.a. die Theoretische Elementarteilchenphysik an Beschleuniger-Experimenten (LHC, Linear Collider, B-Fabriken), die Physik schwerer Quarks, instabiler Teilchen und Jets sowie Strahlungskorrekturen in der Quantenchromodynamik und der elektroschwachen Theorie. Zum CV |
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