Måling af naturens love

En fysisk konstant, som har stor betydning for grundforskningen, er nu blevet målt igen, med meget højere præcision end nogensinde før.

Der er nogle numeriske værdier, der definerer de grundlæggende egenskaber i vores univers. De er lige som de er, og ingen kan fortælle hvorfor. Disse omfatter, for eksempel, værdien af ​​lysets hastighed, elektronens masse, eller koblingskonstanterne, der definerer styrken af ​​naturkræfterne.

En af disse koblingskonstanter, den "svage aksiale vektorkoblingskonstant" (forkortet til gA), er nu blevet målt med meget høj præcision. Denne konstant er nødvendig for at forklare nuklear fusion i solen, at forstå dannelsen af ​​grundstoffer kort efter Big Bang, eller for at forstå vigtige eksperimenter i partikelfysik. Ved hjælp af sofistikerede neutroneksperimenter, værdien af ​​koblingskonstanten gA er nu bestemt med en nøjagtighed på 0,04 procent Resultatet er nu publiceret i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve .

Når partikler ændrer sig

Der er fire grundlæggende kræfter i vores univers:elektromagnetisme, stærk og svag atomkraft, og tyngdekraften. "For at beregne disse kræfter, vi skal kende visse parametre, der bestemmer deres styrke - og især i tilfælde af svag interaktion, det er en kompliceret sag, " siger prof. Hartmut Abele fra Institut for Atom- og Subatomisk Fysik ved TU Wien (Wien). Svag interaktion spiller en afgørende rolle, når visse partikler omdannes til andre - f.eks. når to protoner smelter sammen i en kerne i solen, og den ene af dem bliver til en neutron. For at analysere sådanne processer, den "svage aksiale vektorkoblingskonstant" gA skal være kendt.

Der har været forskellige forsøg på at måle gA. "For nogle af dem, imidlertid, systematiske rettelser var påkrævet. Større forstyrrende faktorer kan ændre resultatet med op til 30 procent, siger Hartmut Abele.

Et andet måleprincip kaldet PERKEO blev udviklet i 1980'erne i Heidelberg af prof. Dirk Dubbers. Hartmut Abele har været involveret i arbejdet med PERKEO-detektorerne i mange år, han har selv udviklet "PERKEO 2" som en del af sin afhandling. Han arbejder sammen med sin tidligere studerende prof. Bastian Märkisch fra TU München og Torsten Soldner fra Institut Laue-Langevin i Grenoble for at forbedre målingen markant. Med "PERKEO 3, "Nye målinger er nu blevet udført i Grenoble, langt over alle tidligere eksperimenter med hensyn til nøjagtighed.

PEREKO-detektoren analyserer neutroner, som henfalder til protoner og udsender en neutrino og en elektron. "Denne elektronemission er ikke perfekt symmetrisk, " forklarer Hartmut Abele. "På den ene side, der udsendes et par flere elektroner end på den anden - det afhænger af neutronens spinretning." PERKEO-detektoren bruger stærke magnetiske felter til at samle elektronerne i begge retninger og tæller dem derefter. Ud fra styrken af ​​asymmetrien, dvs. forskellen i antallet af elektroner i de to retninger, man kan så direkte udlede værdien af ​​koblingskonstanten gA.

Fra Big Bang til CERN

På mange områder af moderne fysik, det er meget vigtigt at kende den præcise værdi af koblingskonstanten gA:Cirka et sekund efter big bang, "primordial nukleosyntese" begyndte - danner de første elementer. Forholdet mellem grundstoffer skabt på det tidspunkt afhænger (blandt andet) af gA. Disse første par sekunders nukleosyntese bestemmer den kemiske sammensætning af universet i dag. Også, det store mysterium om forholdet mellem mørkt stof og almindeligt stof er relateret til denne koblingskonstant. Sidst, men ikke mindst, det er afgørende for at øge nøjagtigheden af ​​store eksperimenter, såsom partikelkollisioner ved CERN.