25.01.2024

Oszillierende Mesonen

Materie-Antimaterie-Asymmetrie bei der Oszillation von B-Mesonen vermessen.

Teilchenphysiker der TU Dortmund forschen auch am mächtigsten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Forschungszentrum CERN in der Schweiz. Ein Team um Johannes Albrecht hat im Rahmen seiner Arbeit am LHCb-Experiment nun die Unterschiede von Materie und Antimaterie mit höchster Präzision vermessen.


Abb.: Gerwin Meier, Vukan Jevtic, Patrick Mackowiak und Johannes Albrecht von...
Abb.: Gerwin Meier, Vukan Jevtic, Patrick Mackowiak und Johannes Albrecht von der Fakultät Physik
Quelle: TU Dortmund

Am Teilchenbeschleuniger LHC werden Protonen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht. Dadurch entsteht eine Vielzahl kurzlebiger Elementarteilchen, deren Spuren und Zerfälle unter anderem vom LHCb-Detektor erfasst werden. In diesem Zusammenhang konnte das Team der Fakultät Physik jetzt eine wegweisende Messung durchführen. Dabei wurde ein besonderes System vermessen, sogenannte B0-Mesonen, die zwischen einer Teilchen- und einer Antiteilchenidentität hin- und herwechseln – die B0-Oszillation.

Diese Oszillation findet extrem schnell statt: etwa achtzig Milliarden Mal pro Sekunde. „Dabei entsteht eine Asymmetrie zwischen Teilchen und Antiteilchen, was für uns besonders interessant ist“, erklärt Vukan Jevtic, der an der TU Dortmund promoviert. „Die Naturkonstanten, die hierbei das unterschiedliche Verhalten von Materie und Antimaterie beschreiben, konnten wir nun erstmals mit Rekord-Präzision messen.“

Die Ergebnisse bestätigen vorangegangene Messungen und damit auch das Standardmodell der Teilchenphysik, das theoretische Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie bei der Wechselwirkung einzelner Teilchen beschreibt. Mit ihren Experimenten versuchen die Wissenschaftler, die Asymmetrie von Materie und Antimaterie durch teilchenphysikalische Messungen zu beschreiben. 

Eine Besonderheit der neuen Messung ist, dass die Analyse ausschließlich von drei Dortmunder Doktoranden durchgeführt wurde: Vukan Jevtic, Patrick Mackowiak und Gerwin Meier. Vukan Jevtic hatte sie in einem CERN-Seminar im Sommer 2023 erstmals der Weltöffentlichkeit vorgestellt. Die Messung wurde in der Arbeitsgruppe um Bernhard Spaan begonnen, der 2021 plötzlich verstarb, und in der Arbeitsgruppe um Johannes Albrecht fertiggestellt.

TU Dortmund / DE


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