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 Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Laser-Metronom ermöglicht Rekord-Synchronisation
12.01.2017 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie