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10.01.2024 09:53
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen

Physiker der TU Dortmund vermessen Unterschiede von Materie und Antimaterie

Haben ihre Arbeit in „Physical Review Letters“ veröffentlicht (v.l.): Gerwin Meier, Vukan Jevtic, Dr. Patrick Mackowiak und Prof. Johannes Albrecht von der Fakultät Physik.
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Haben ihre Arbeit in „Physical Review Letters“ veröffentlicht (v.l.): Gerwin Meier, Vukan Jevtic, Dr. Patrick Mackowiak und Prof. Johannes Albrecht von der Fakultät Physik. | Copyright: TU Dortmund | Download

Teilchenphysiker*innen der TU Dortmund forschen auch am mächtigsten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Forschungszentrum CERN in der Schweiz. Mithilfe seiner Kollisionen wollen Forscher*innen aus aller Welt neue Erkenntnisse über die elementare Struktur der Materie erlangen. Ein Team um Prof. Johannes Albrecht hat im Rahmen seiner Arbeit am LHCb-Experiment nun die Unterschiede von Materie und Antimaterie mit höchster Präzision vermessen – und seine Erkenntnisse kürzlich im renommierten Fachjournal „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Am Teilchenbeschleuniger LHC werden Protonen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht. Dadurch entsteht eine Vielzahl kurzlebiger Elementarteilchen, deren Spuren und Zerfälle unter anderem vom LHCb-Detektor erfasst werden. In diesem Zusammenhang konnte das Team der Fakultät Physik jetzt eine wegweisende Messung durchführen und die Erkenntnisse im renommierten Fachjournal Physical Review Letters als „Editors' Suggestion“ veröffentlichen. Dabei wurde ein besonderes System vermessen, sogenannte B0-Mesonen, die zwischen einer Teilchen- und einer Antiteilchenidentität hin- und herwechseln – genannt B0-Oszillation. Diese Oszillation findet extrem schnell statt; etwa achtzig Milliarden Mal pro Sekunde. „Dabei entsteht eine Asymmetrie zwischen Teilchen und Antiteilchen, was für uns besonders interessant ist“, erklärt Vukan Jevtic, der an der TU Dortmund promoviert. „Die Naturkonstanten, die hierbei das unterschiedliche Verhalten von Materie und Antimaterie beschreiben, konnten wir nun erstmals mit Rekord-Präzision messen.“

Die Ergebnisse bestätigen vorangegangene Messungen und damit auch das Standardmodell der Teilchenphysik, das theoretische Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie bei der Wechselwirkung einzelner Teilchen beschreibt. Mit ihren Experimenten versuchen Physiker*innen die Asymmetrie von Materie und Antimaterie durch teilchenphysikalische Messungen zu beschreiben. Eine Besonderheit der neuen Messung ist, dass die Analyse ausschließlich von drei Dortmunder Doktoranden durchgeführt wurde: Vukan Jevtic, Dr. Patrick Mackowiak und Gerwin Meier. Vukan Jevtic hatte sie in einem CERN-Seminar im Sommer 2023 erstmals der Weltöffentlichkeit vorgestellt. Die Messung wurde in der Arbeitsgruppe um den Physiker Prof. Bernhard Spaan begonnen, der 2021 plötzlich verstarb, und in der Arbeitsgruppe um Prof. Johannes Albrecht fertiggestellt.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Johannes Albrecht
Fakultät Physik
johannes.albrecht@tu-dortmund.de

Originalpublikation:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.021801

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