Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Kerne aufeinander prallen

21.10.2009
Physiker am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) haben erstmals das doppelt-seltsame Xi-Teilchen in Kollisionen von Atomkernen bei vergleichsweise geringen Energien gefunden.

Abweichend von theoretischen Vorhersagen bildeten sich zudem um eine Größenordnung mehr der seltenen Xi-Teilchen. Die entsprechenden Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" vorgestellt.

Das Teilchen Xi ist seltsam, selten und schwer. Es existiert überhaupt nur für einen sehr kurzen Augenblick und auch nur, wenn man schwere Atomkerne zur Kollision bringt. Bei rund 700 Millionen Kollisionen an einem großen Teilchenbeschleuniger am GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt bildeten sich insgesamt nur 140 Xi-Teilchen, und doch ist dies um eine ganze Größenordnung mehr als erwartet.

Nachgewiesen wurden die seltenen Teilchen mit dem einmaligen Detektorsystem HADES, das im Rahmen einer internationalen Kooperation unter Beteiligung des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf (FZD) an der GSI entstand.

Materie ist aus Atomkernen aufgebaut, die wiederum aus Protonen und Neutronen bestehen. Die kleinsten Bausteine, aus denen Protonen und Neutronen zusammengesetzt sind, heißen Quarks. Up- und Down-Quarks bilden den Großteil der uns bekannten Welt. Doch daneben existieren noch viele weitere Teilchen und Bausteine, nach denen Physiker an den großen Beschleunigern wie dem Schwerionensynchrotron SIS an der GSI in Darmstadt oder dem LHC am Europäischen Forschungszentrum CERN fahnden.

Besteht ein Teilchen auch aus den so genannten Strange-Quarks, so sprechen die Kernphysiker von einem seltsamen Teilchen. Das Xi-Teilchen ist gleich doppelt seltsam, enthält es doch zwei Strange-Quarks. Für die mit dem HADES-Detektor aufgespürten Xi-Teilchen fanden die Rossendorfer Physiker nun heraus, dass ihre Entstehung stark von den theoretischen Vorhersagen abweicht. So bilden sie sich schon bei vergleichsweise geringen Energien, bei denen mehrere Kernbausteine ihre Bewegungsenergie kooperativ zusammenlegen müssen, um solcherart massive und neue Teilchen erzeugen zu können. Dabei entstehen aufgrund noch ungeklärter Mechanismen mehr von den seltenen Xi-Teilchen als mit vorhandenen theoretischen Modellen berechnet werden. Gerade bei Stößen von schweren Ionen bei geringen Energien, so die Forscher, stimmen somit die theoretischen Vorhersagen über die Xi-Erzeugung nicht mit den Resultaten der Experimente überein. Überraschenderweise unterschätzen hier die verfügbaren Modelle die Stärke der Xi-Produktion gleich um eine Größenordnung. Deshalb sollte die Theorie zur Produktion von Seltsamkeit tragenden Teilchen in Schwerionen-Kollisionen überarbeitet werden.

Für die Experimente am SIS wurden Argon-Atomkerne auf 94 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision mit Kernen gleicher Masse gebracht. Die Reaktionsprodukte dieser Stöße zeichnete das Detektorsystem HADES auf. Ein Großteil der Bewegungsenergie wird beim Zusammenprall in Masse neugebildeter Teilchen umgewandelt. Gerade schwere Teilchen wie das Xi entstehen dabei sehr selten, doch, wie die aktuellen Ergebnisse zeigen, deutlich häufiger als vorhergesagt.

Durch Kernstöße verdichtete Kernmaterie wird unter anderem untersucht, um im Labor frühe Evolutionsphasen der Materie im Urknall und die anschließende Bildung der chemischen Elemente nachzustellen. Seltene seltsame Teilchen sind sensible Indikatoren für diese Prozesse. Hochkomprimierte Kernmaterie befindet sich auch heute noch im Inneren von Neutronensternen, die neben den Schwarzen Löchern die dichtesten Materiekonzentrationen im Universum darstellen.

Veröffentlichung:
HADES Collaboration, "Deep Subthreshold Xi-Production in Ar+KCl Reactions at 1.76A GeV", in: Phys. Rev. Lett. 103 (2009), 132301. DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.132301
Weitere Informationen:
Prof. Burkhard Kämpfer* / Dr. Roland Kotte
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Institut für Strahlenphysik
Tel.: 0351 260 - 3258 / - 2323
Email: b.kampfer@fzd.de / r.kotte@fzd.de
*seit kurzem gewähltes Mitglied der Academia Europaea - The Academy of Europe (http://www.acadeuro.org)
Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Bautzner Landstr. 400, 01328 Dresden
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Email: presse@fzd.de
Information:
Das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) hat das Ziel, strategisch und langfristig ausgerichtete Spitzenforschung in politisch und gesellschaftlich relevanten Forschungsthemen wie Energie, Gesundheit, Struktur der Materie und Schlüsseltechnologien zu leisten. Folgende Fragestellungen stehen dabei im Mittelpunkt:
- Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
- Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?
- Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?
Diese Fragestellungen werden in strategischen Kooperationen mit Forschungs- und Industriepartnern bearbeitet. Ein weiterer Schwerpunkt ist der Betrieb von sechs einmaligen Großgeräten, die auch externen Nutzern zur Verfügung stehen.

Das FZD wird als Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft von Bund und Land gefördert, verfügt über ein Budget von mehr als 70 Mio. Euro (2008) und beschäftigt rund 750 Personen.

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzd.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung
21.02.2017 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Sternenmusik aus fernen Galaxien
21.02.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten

Wie Proteine zueinander finden

21.02.2017 | Biowissenschaften Chemie