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 Die Trennung von Gas und Flüssigkeit – im Weltraum eine Herausforderung
20.03.2019 | Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)

nachricht Kartographie eines fernen Sterns
19.03.2019 | Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam

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: Selbstheilender Lack aus Maisstärke lässt kleine Kratzer durch Wärme verschwinden

Ein neuer Lack aus Maisstärke ist wegen der besonderen Anordnung seiner Moleküle in der Lage, durch Wärme kleine Kratzer von selbst zu reparieren: Die Vernetzung über ringförmige Moleküle macht das Material beweglich, sodass es die Kratzer ausgleicht und diese wieder verschwinden.

Oberflächliche Mikrokratzer in der Autokarosserie oder auf anderen Hochglanzoberflächen sind harmlos, aber ärgerlich. Gerade im Luxussegment zeichnen sich...

Im Focus: Self-healing coating made of corn starch makes small scratches disappear through heat

Due to the special arrangement of its molecules, a new coating made of corn starch is able to repair small scratches by itself through heat: The cross-linking via ring-shaped molecules makes the material mobile, so that it compensates for the scratches and these disappear again.

Superficial micro-scratches on the car body or on other high-gloss surfaces are harmless, but annoying. Especially in the luxury segment such surfaces are...

Im Focus: Kartographie eines fernen Sterns

Der am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) gefertigte Spektrograph PEPSI zeigt erste Aufnahmen der Struktur des Magnetfelds auf der Oberfläche eines weit entfernten Sterns. Mittels innovativer Verfahren lassen sich damit neue Erkenntnisse über die Vorgänge auf der Sternoberfläche gewinnen. Die Ergebnisse stellte ein Wissenschaftlerteam nun in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics vor.

Selbst mit den größten Teleskopen erscheinen die Oberflächen entfernter Sterne normalerweise nur als Lichtpunkte. Eine detaillierte Auflösung wird erst mittels...

Im Focus: Stellar cartography

The Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) at the Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona released its first image of the surface magnetic field of another star. In a paper in the European journal Astronomy & Astrophysics, the PEPSI team presents a Zeeman- Doppler-Image of the surface of the magnetically active star II Pegasi.

A special technique allows astronomers to resolve the surfaces of faraway stars. Those are otherwise only seen as point sources, even in the largest telescopes...

Im Focus: Heading towards a tsunami of light

Researchers at Chalmers University of Technology and the University of Gothenburg, Sweden, have proposed a way to create a completely new source of radiation. Ultra-intense light pulses consist of the motion of a single wave and can be described as a tsunami of light. The strong wave can be used to study interactions between matter and light in a unique way. Their research is now published in the scientific journal Physical Review Letters.

"This source of radiation lets us look at reality through a new angle - it is like twisting a mirror and discovering something completely different," says...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Teilchenphysik trifft Didaktik und künstliche Intelligenz in Aachen

20.03.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz: Ausprobieren und diskutieren

19.03.2019 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Tagung zur Gesundheit von Meeressäugern

18.03.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Teilchenphysik trifft Didaktik und künstliche Intelligenz in Aachen

20.03.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Mit dem Forschungsflugzeug ins ewige Eis - Meteorologen starten Messkampagne

20.03.2019 | Geowissenschaften

Optischer Sensor soll Pflanzenzüchtung beschleunigen

20.03.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics