Signal der ersten Materie: Physiker stoßen in Urknall-Experiment auf unerwartetes Verhalten
Messdaten aus dem Teilchenbeschleuniger Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) haben neue Hinweise auf den Zustand der Materie kurz nach dem Urknall geliefert. Ein Forschungsteam analysierte dafür etwa eine Milliarde Kollisionen von Goldkernen. Die Ergebnisse wurden am 22. September in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.
Teilchenbeschleuniger liefert Hinweise auf den kritischen Punkt bei Kernmaterie
Bei den Experimenten im Brookhaven National Laboratory in New York untersuchten die Wissenschaftler mit dem STAR-Detektor, wie sich die nach einer Kollision herausgeschleuderten Teilchen verteilen. Normalerweise verändert sich dieses Muster gleichmäßig mit der Kollisionsenergie. In den neuen Daten zeigte sich jedoch ein deutlicher Einbruch bei den Messwerten.
Die Forscher sehen darin ein wichtiges Indiz für den sogenannten kritischen Punkt der Kernmaterie, also die bisher unbekannte Konstellation von Bedingungen, unter denen sich die Art und Weise ändert, wie sich normale Kernmaterie (wie Protonen oder Neutronen) in ein Quark-Gluon-Plasma (QGP) umwandelt.
Das Rätsel um den Urknall: Quarks und Gluonen
Das ist deshalb spannend, weil man davon ausgeht, dass das Universum in den ersten Mikrosekunden nach dem Urknall mit genau dieser Ursuppe aus Quarks und Gluonen geflutet wurde.
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Die Existenz des kritischen Punkts könnte dabei helfen, zu verstehen, „wie sich das Universum aus einer heißen Suppe aus Quarks und Gluonen zu den Protonen und Neutronen entwickelte, aus denen heute alles besteht“, erklärte der Mitautor der Studie Rutik Manikandhan gegenüber dem Nachrichtenportal „Live Science“.
Ergebnisse müssen weiter untersucht werden
Der Einbruch bei den Messwerten stellt erstmal nur einen Hinweis dar. „Keine einzelne Messgröße klärt die Frage nach dem kritischen Punkt endgültig, und andere Erklärungen für dieses neue STAR-Ergebnis bleiben weiterhin offen“, wird Manikandhan in einer Pressemitteilung des Brookhaven National Laboratory zitiert.
Das Team plant nun Vergleiche mit komplexen Computermodellen, um die gewonnenen Erkenntnisse abzusichern.
LHC: Der größte Teilchenbeschleuniger liegt in Europa
Der weltweit größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger ist der Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf. Er liegt etwa 100 Meter unter der Erde und hat einen 27 Kilometer langen Ring aus supraleitenden Magneten, durch den die Teilchen geschossen werden.
Wie das Forschungszentrum CERN berichtet, müssen die Magnete auf -271,3 Grad abgekühlt werden. Das ist kälter als der Weltraum. Die Experimente sollen das Wissen in der Grundlagenphysik voranbringen und die Natur der Dunklen Materie erforschen.
Bis voraussichtlich 2030 ist aber erst einmal Pause, denn der LHC wird modernisiert.