scinexx | Überblick: Das Wichtigste in Kürze - Urknall Teilchenphysik Physik - Urknall, Teilchenphysik, Physik, CERN, Teilchenbeschleuniger, Materie, Antimatierie, uarks, Gluonen, Protonen, Atome, Atomkern, Kosmos, Quantendynamik, Plasma, Strangelets

Freitag, 10.02.2012

Dossier

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Das Wichtigste in Kürze

1965 entdeckte der Physiker Murray Gell-Mann die elementarsten Teilchen der Materie. Er benannte sie nach einem Zitat aus Finnegans Wake von James Joyce »Three Quarks for Muster Mark!«. »Drei Quarks«, so erkannte Gell-Mann, bilden das Herzstück unserer herkömmlichen Kernmaterie, den Protonen und Neutronen.

Insgesamt gibt es sechs unterschiedliche Quark-Typen: Die wichtigsten sind die up- und down-Quarks, aus denen Protonen und Neutronen bestehen. Viel seltener sind die vier anderen Quark-Arten, die so merkwürdige Namen wie strange, charm, bottom und top tragen.

Im Februar 2000 gelang es einer europäischen Forschergruppe, die Zeit um 13 Milliarden Jahren zurückzudrehen und kurzfristig die frühzeitliche Quark-Guonen-Suppe zu kochen. Es entwickelte sich kurzfristig ein »Little Big Bang« bei einer Temperaturen von rund zwei Billionen Grad Celsius.

Die Analyse der Spektrometer dieses »Little Big Bang« lässt indirekte Aussagen über die extreme Dichte und Temperatur der Kollision zu. Ein wichtiges Indiz, das auf ein freies Quark-Gluonen-Plasma hinwies, war der hohe Anteil an »seltsamen« Quarkteilchen, den sogenannten strange-Quarks.

Ein anderes wichtiges Indiz für das Quark-Gluonen-Plasma ist der geringe Anteil an sogenannte J-psi-Teilchen. J-psi-Teilchen sind schwere Mesonen, die aus einem charm-Quark und einem charm-Antiquark bestehen und hauptsächlich in der ersten Stufe nach einer Kernkollision entstehen.

Bereits Stephen Hawking hatte vorhergesagt, dass aus einem Quark-Gluonen-Plasma theoretisch ein Schwarzes Loch erzeugt werden könnte. Allerdings beträgt die Mindestgröße eines Schwarzen Loches 10 hoch -35 Meter groß. Die Energie für eine Kollision, die zu eine Schwarzen Loch führen könnte, wird von den heutigen Beschleunigern bei weitem nicht erreicht.

Neben den Schwarzen Löcher »lauern« aber nach Ansicht einiger Pessimisten noch anderen Gefahren bei den Crash-Tests der Teilchenphysiker. So könnten die strange-Quarks, die vermehrt beim »Little Big Bang« erzeugt wurde, eine exotische Materie erzeugen, die als Strangelet bekannt ist. Allerdings sagt die Theorie vorher, dass strange-Materie in Form von kleinen Stückchen aufgrund von Oberflächeneffekten nicht stabil ist.

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Stand 28.07.2000

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