Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Protonen - alles dreht sich um den Spin

17.12.2007
Das aktuelle Verständnis der Spin-Struktur von Protonen ist jetzt erstmals in einem Buch zusammengefasst worden. Das Werk nähert sich der Klärung eines großen Rätsels der Physik: Eine fundamentale Eigenschaft von Protonen ­ der Spin ­ kann mit bisherigen Modellen und Experimenten nicht vollständig erklärt werden. Das von Dr. Steven Bass im Rahmen eines Projekts des Wissenschaftsfonds FWF veröffentlichte Buch fasst über 1000 Veröffentlichungen und ein globales Forschungsprogramm zu diesem Phänomen zusammen.

Viele Elementarteilchen rotieren wie ein Kreisel um die eigene Achse. Im Gegensatz zu Kreiseln hat dieses als Spin bezeichnete Drehmoment aber fundamentalen Einfluss auf die Eigenschaften des Elementarteilchens ­ und damit auf unsere Welt. So wird aufgrund von quantenphysikalischen Zusammenhängen das magnetische Moment von Protonen ebenso wie der Zusammenhalt des Universums vom Spin beeinflusst. Eine wahrhaft fundamentale Kraft also. Umso bedenklicher, dass die Ursache von 30 Prozent des Spins von Protonen experimentell nicht zu erklären ist.

SPIN DOCTOR
Dr. Steven Bass, Institut für Theoretische Physik der Universität Innsbruck und Mitarbeiter am CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), hat nun den Wissensstand über diese Diskrepanz in einem Buch zusammengefasst.

Neben 1000 theoretischen Veröffentlichungen hat er dazu auch die Ergebnisse eines weltweiten Forschungsprogramms zusammengetragen, das an den Teilchenbeschleunigern von CERN, vom Deutschen Elektron-Synchrotron (DESY), vom Brookhaven National Laboratory (BNL), vom Jefferson Laboratory (JLab) und vom Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), durchgeführt wird.

... mehr zu:
»Gluonen »ProTon »Spin

Dr. Bass zum "missing spin" der Protonen: "Protonen sind aus den Elementarteilchen Quarks und Gluonen aufgebaut. Wobei drei Quarks pro Proton von den Gluonen zusammengehalten werden. Wie die Protonen haben auch die Quarks und Gluonen einen eigenen Spin. Der Spin des Protons ergibt sich dabei aus dem Spin seiner Bestandteile. So erklären gängige Modelle, dass 60 Prozent des Spins der Protonen vom Spin der Quarks stammen müssen. Der Rest würde von anderen Bewegungen der Quarks innerhalb des Protons verursacht werden. Doch Experimente an einigen der leistungsstärksten Teilchenbeschleunigern der Welt kommen zu dem Ergebnis, dass maximal 30 Prozent des Spins der Protonen vom Spin der Quarks stammen. Wo kommt also der Rest her?"

Um genau diese Frage zu klären, wurde nicht nur das erwähnte globale Forschungsprogramm begonnen, sondern es wurden auch in zahlreichen Veröffentlichungen Berechnungen angestellt. Diese Anstrengungen liefern nun erste Ergebnisse, die Dr. Bass in seinem Buch zusammengefasst hat.

HYPOTHESE: MESSUNG FALSCH!
Diese Ergebnisse führten zunächst zu der Überlegung, dass die Diskrepanz in Wirklichkeit auf Messungsungenauigkeiten zurückzuführen sei ­ also gar keine wirkliche Diskrepanz darstellt. Der Gedanke dahinter: Der Spin der Gluonen ­ jene Partikel, die zum Zusammenhalt der Quarks beitragen ­ schirmt in Abhängigkeit seiner Polarisation den Spin der Quarks ab. Das würde dessen Messung beeinflussen und in der Folge zur Verzerrung der Berechnung führen.

Doch schon bald lieferten andere Experimente Daten, die dieser These widersprachen. Diesen zufolge ist die Polarisation der Gluonen nicht stark genug, um die "fehlenden" 30 Prozent des Spins der Quarks zu erklären. In naher Zukunft aber werden Berechnungen von noch genaueren Messungen verfügbar sein und neue Erkenntnisse liefern ­ oder bestehende widerlegen.

Unser bisheriges Verständnis darüber, was Protonen ­ oder aber das Universum ­ zusammenhält, wird somit immer häufiger in Frage gestellt. So kommt für Dr. Bass, der gleichzeitig ein thematisch verwandtes FWF-Projekt leitet, seine Buchpublikation zum richtigen Zeitpunkt: "Die Ergebnisse neuer und immer genauerer Messungen müssen im Licht des aktuellen Wissensstands beurteilt werden. Mit diesem Werk hoffe ich dazu beitragen zu können."

Buchreferenz: The Spin Structure of the Proton. By Steven D. Bass, Publisher World Scientific, ISBN 978-981-270-9479.


Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Steven Bass
Universität Innsbruck
Institut für Theoretische Physik
6020 Innsbruck
M +43 / 676 / 316 93 82
E Steven.Bass@uibk.ac.at
Der Wissenschaftsfonds FWF:
Mag. Stefan Bernhardt
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 - 8111
E stefan.bernhardt@fwf.ac.at

Dr. Steven Bass | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at
http://www.fwf.ac.at/de/public_relations/press/pv200712-de.html
http://www.fwf.ac.at

Weitere Berichte zu: Gluonen ProTon Spin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit
21.08.2017 | Universität Leipzig

nachricht Topologische Quantenzustände einfach aufspüren
21.08.2017 | Universität Innsbruck

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein neuer Indikator für marine Ökosystem-Veränderungen - der Dia/Dino-Index

21.08.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Kieler Wissenschaft entwickelt exzellentes Forschungsdatenmanagement

21.08.2017 | Informationstechnologie