FAIR

Bei GSI entsteht das neue Beschleunigerzentrum FAIR. Erfahren Sie mehr.

fileadmin/_migrated/pics/FAIR_Logo_rgb.png

GSI ist Mitglied bei

fileadmin/oeffentlichkeitsarbeit/logos/Helmholtz-Logo_web.png

Gefördert von

BMBF HMWK MWWK TMWWDG

Außenstellen

HI-Jena HIM

20.08.2015 | ALICE-Experiment untermauert Gültigkeit einer der fundamentalen Symmetrien im Universum

Copyright: Mona Schweizer, CERN

Der ALICE-Experimentaufbau

 

In Untersuchungen mit dem ALICE-Experiment am Forschungszentrum CERN in Genf ist die Gültigkeit einer der fundamentalen Symmetrien erneut untermauert worden. Ein Team von Wissenschaftlern aus aller Welt hat präzise die Masse von leichten Atomkernen mit der von ihrem materiellen Gegenstück, den Anti-Atomkernen verglichen. Die Forscher berichten darüber in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift ‚Nature Physics’. Wissenschaftler vom GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung sind maßgeblich an der Entwicklung und dem Bau der Messinstrumente und am wissenschaftlichen Programm von ALICE beteiligt.

Die ALICE-Forscher haben für ihre Analyse hochenergetische Kernreaktionen untersucht und die Impulse und Geschwindigkeiten der dabei entstandenen Deuteronen (dies sind Wasserstoffkerne mit einem zusätzlichen Neutron) und Anti-Deuteronen sowie Helium-3-Kerne (diese bestehen aus zwei Protonen und einem Neutron) und Anti-Helium-3-Kerne genau vermessen.

Zwischen den Kernbausteinen wirkt eine große Anziehungskraft, die für die Bindung der Bausteine verantwortlich ist. Aufgrund dieser starken Bindung ist die Masse eines Atomkerns etwas geringer als die Summe der Masse seiner einzelnen Bestandteile. Durch die präzise Bestimmung der Massen lässt sich die Bindungsenergie der Kernbausteine bestimmen und analysieren, ob sich die Massen von Teilchen und ihren Antiteilchen unterscheiden. Die im ALICE-Experiment gemessenen Massen von Kernen und Anti-Kernen waren im Rahmen der Messgenauigkeit jeweils identisch. Damit bestätigen die Experimente die von dem sogenannten Standardmodel der Teilchenphysik geforderte Symmetrie (CPT-Symmetrie). Diese Symmetrie besagt, dass in einem physikalischen System bei gleichzeitiger Änderung der elektrischen Ladung, Vertauschung von Links- und Rechts-Händigkeit und Umkehrung der Zeitrichtung die gleichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten gelten müssen.

Für die Experimente haben die Forscher Blei-Atomkerne bei hohen Energien kollidieren lassen. Bei diesen Reaktionen entstehen tausende von Teilchen. Darunter befinden sich wenige der gesuchten Atomkerne und etwa gleich viele Anti-Atomkerne. Der ALICE-Detektor vermisst die Eigenschaften dieser Teilchen, wie Geschwindigkeit und Impuls in einem Magnetfeld mit höchster Genauigkeit. Aus diesen Daten können die Forscher direkt auf die gesuchte Masse schließen.

„Die unter Federführung von GSI entwickelte Zeitprojektionskammer TPC im ALICE-Aufbau ermöglicht es, die gesuchten Teilchen zu identifizieren und ihre Eigenschaften zu messen. Damit ist uns die Bestätigung der CPT- Symmetrie in leichten Atomkernen mit bislang unerreichter Präzision gelungen“, erläutert Silvia Masciocchi, Leiterin der ALICE-Gruppe bei GSI.

ALICE steht für "A Large Ion Collider Experiment". Der ALICE-Experimentaufbau wiegt 10 000 Tonnen. Er ist 26 Meter lang, hat einen Durchmesser von 16 Metern und besteht aus 18 Detektorsystemen. Zum Bau zweier wichtiger ALICE-Detektoren hat das GSI Helmholtzzentrum wesentlich beigetragen. Zum einen handelt es sich hierbei um die Zeitprojektionskammer. Zum anderen hat GSI bei der Konzeption und beim Bau des Übergangsstrahlungsdetektors eine zentrale Rolle gespielt.

Die Messungen der ALICE-Kollaboration für leichte Kerne und ihre Antikerne zielen in die gleiche Richtung wie die in der vergangenen Woche erschienene Veröffentlichung der BASE-Kollaboration am CERN (BASE steht für Baryon Antibaryon Symmetry Experiment), die mit sehr hoher Genauigkeit nach Unterschieden in den Massen von Protonen und Antiprotonen gesucht haben.

Pressemitteilung des CERN

Veröffentlichung in 'Nature Physics'


/fileadmin/oeffentlichkeitsarbeit/Aktuelles/2015/ALICE-Detektor.jpg
Der ALICE-Experimentaufbau
Der ALICE-Experimentaufbau am CERN.
Copyright: Mona Schweizer, CERN