Eine Gewichtige Entdeckung In Der Teilchenphysik
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Anonim

Im Juni 1998 enthüllte ein internationales Team japanischer und US-amerikanischer Physiker starke Beweise dafür, dass schwer fassbare subatomare Teilchen, die als Neutrinos bekannt sind, Masse (oder Gewicht) haben. Diese Ergebnisse stehen im Widerspruch zum Standardmodell der Teilchenphysik - der Grundtheorie über die Struktur der Materie -, wonach diese elektrisch neutralen, schwach wechselwirkenden Teilchen keine Masse haben. Die Entdeckung bedeutet, dass bestehende theoretische Materiemodelle nun überarbeitet werden müssen, um Neutrinos mit Masse einzuschließen.

Neutrinos treten in drei Zuständen auf: Elektron, Myon und Tau, wobei die Namen angeben, was entsteht, wenn ein Neutrino mit einem anderen Teilchen kollidiert. Beobachter sehen die Neutrinos selbst nicht, können jedoch die Erzeugung von Elektronen und Myonen aus schwachen Lichtblitzen nach einer Teilchenkollision nachweisen.

Die Physiker verwendeten den riesigen Super-Kamiokande - den größten Neutrino-Detektor der Welt, der tief unter der Erde in Mozumi, Japan, vergraben ist. In dem Experiment, das in einem 50.000 Tonnen schweren Tank mit gereinigtem Wasser durchgeführt wurde, wurden Neutrinos gezählt, die erzeugt wurden, wenn kosmische Strahlen die obere Erdatmosphäre bombardierten, bezogen auf die Anzahl, die voraussichtlich in die Höhle eindringen wird. Die Experimentatoren fanden heraus, dass die Anzahl der nachgewiesenen Elektronenneutrinos mit theoretisierten Summen relativ konstant war, während die Anzahl der Myonenneutrinos signifikant niedriger war. Dies deutete darauf hin, dass sie in einem anderen Zustand oder „Geschmack“wie einem unentdeckten Tau-Neutrino oder möglicherweise einem anderen Typ verschwanden.

Theoretiker erwarteten, dass zwei Drittel der nachgewiesenen Neutrinos Myon-Geschmack und ein Drittel Elektronenneutrinos aufweisen würden, aber das Experiment führte zu zu wenigen Myon-Neutrinos.

Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass die einzige Erklärung, die angesichts der Daten Sinn machte, darin bestand, dass Myon-Neutrinos oszillierten oder von einem Neutrino-Typ zu einem anderen wechselten, was nur auftreten konnte, wenn sie Masse hatten.

Die neuen Erkenntnisse könnten Astrophysikern helfen, die fehlende Materie im Universum zu finden. Einige Schätzungen kommen zu dem Schluss, dass vielleicht 90 Prozent der Masse des Universums „fehlen“. Ein Großteil davon wird als unsichtbare dunkle Materie angenommen, die kein Licht emittiert und daher mit aktuellen Beobachtungsgeräten nicht sichtbar ist. Die fehlende Masse kann schließlich in Form von Neutrinos vorliegen.

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