Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker bestimmen zum ersten Mal winzige Massendifferenz von Elementarteilchen

27.03.2015

Einem internationalen Team von Wissenschaftlern unter Federführung der Bergischen Universität Wuppertal ist es erstmals gelungen, die winzigen Massendifferenzen von Elementarteilchen genauer zu berechnen. Ihre Ergebnisse haben die Forscher um die Theoretischen Teilchenphysiker Prof. Dr. Zoltan Fodor, Dr. Christian Hoelbling und Prof. Dr. Kalman Szabo jetzt im renommierten US-Wissenschaftsmagazin „Science“ veröffentlicht.

Die Stabilität gewöhnlicher Materie und die Existenz chemischer Elemente, wie wir sie kennen, beruht auf dem kleinen Massenunterschied zweier Elementarteilchen, aus denen sich Atomkerne zusammensetzen: dem Proton und dem Neutron. Gemeinsam können Protonen und Neutronen stabile Atomkerne bilden und so – zusammen mit Elektronen in der Atomhülle – die uns umgebende Welt aufbauen.

Freie Neutronen sind hingegen nicht stabil. Sie zerfallen mit einer Halbwertszeit von circa zehn Minuten und hinterlassen dabei ein Proton. Dieser Prozess war entscheidend für die frühe Entstehung der Elemente in den ersten 20 Minuten unseres Universums und kann nur deshalb so ablaufen, weil ein freies Neutron um 0.14 Prozent schwerer als ein freies Proton ist.

Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es jetzt gelungen, diesen winzigen Massenunterschied direkt aus der fundamentalen Theorie, dem Standardmodell der Teilchenphysik, zu bestimmen und zu zeigen, wie er sich aus der Differenz zweier konkurrierender Effekte ergibt.

Elektromagnetische Effekte, die das Proton schwerer machen würden, stehen einem kleinen Massenunterschied der Quarks gegenüber, aus denen sich sowohl das Proton wie auch das Neutron zusammensetzen.

„Die Größe dieser Effekte und deren Differenz ermöglichen es nun quantitativ zu verstehen, wie sehr die fundamentalen Parameter der Natur aufeinander abgestimmt sein müssen, um ein Universum wie unseres möglich zu machen“, sagt Dr. Christian Hoelbling.

Mit den vorgelegten Ergebnissen sei es zum Beispiel möglich, präzise zu bestimmen, wie sehr sich die Elementarladung ändern müsste, damit Wasserstoffatome nicht mehr stabil sind. „Darüber hinaus erlauben es diese Berechnungen Massenunterschiede zwischen anderen, schweren Elementarteilchen vorherzusagen, die teilweise noch nicht beobachtet wurden“, so Hoelbling.

Kontakt:
PD Dr. Christian Hoelbling
Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften
Telefon 0202/439-3517
E-Mail hch@physik.uni-wuppertal.de

Eva Noll | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuppertal.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Nanoinjektion steigert Überlebensrate von Zellen
22.02.2017 | Universität Bielefeld

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: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

Luftfahrt der Zukunft

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

In Deutschland wächst die Zahl der Patienten mit Diabetes mellitus

23.02.2017 | Medizin Gesundheit

Viren unterstützen Fotosynthese bei Bakterien – Vorteil in der Evolution?

23.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Katalyse in der Maus

23.02.2017 | Biowissenschaften Chemie