Fast 100 Meter fährt der Fahrstuhl in die Tiefe. Unten erwartet einen eine überraschend große Halle, darin ein haushoher Klotz, vollgestopft mit Sensoren. Es ist einer der vier großen Teilchendetektoren am LHC in Genf, dem stärksten Beschleuniger der Welt. LHCb, so heißt das Experiment:
"Das ist etwa 20 Meter lang und etwa zehn Meter hoch und tief. Die Proton-Kollisionen finden am einen Ende des Detektors statt","
sagt Markward Britsch vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, einer jener 700 Physiker, die LHCb aufgebaut haben und seit 2010 mit ihm experimentieren. Ebenso wie die anderen Detektoren analysiert LHCb jene Prozesse, die sich abspielen, wenn die Protonen, also Wasserstoffkerne, die der Beschleuniger nahezu auf Lichtgeschwindigkeit bringt, mit voller Wucht kollidieren. Doch anders als die anderen Detektoren fahndet LHCb dabei nicht nach neuen Teilchen wie dem Higgs. Das Experiment hat eine andere Mission:
""Wir untersuchen schon bekannte Teilchen. Was wir dabei eigentlich suchen, sind Abweichungen von unserem Standardmodell der Physik."
Das Standardmodell. Ein Katalog, der alle heute bekannten Elementarteilchen auflistet und auch die zwischen ihnen wirkenden Kräfte. Nur: Die Physiker halten diesen Katalog für unvollständig. Einiges fehlt noch – insbesondere die Träger der rätselhaften dunklen Materie. Sie scheint es in rauen Mengen im Kosmos zu geben, doch keiner weiß, aus welchen Teilchen sie eigentlich besteht. Viele Experten tippen auf die so genannten Susy-Teilchen. Susy steht für Supersymmetrie – bislang noch eine reine Hypothese. Direkt finden kann LHCb solche Susy-Teilchen zwar nicht. Doch es gab Hoffnung, dass der Detektor handfeste Indizien für ihre Existenz liefert, und zwar, laut Markward Britsch, so:
"Wir machen Präzisionsmessungen an bekannten Teilchen. Und über diese Präzisionsmessungen kann man Teilchen aufspüren, die nur für eine kurze Zeit existieren."
Die Forscher nutzen dabei ein bizarres Phänomen aus der Welt der Quantenphysik: Die Quantenphysik nämlich erlaubt es, dass ab und zu Teilchen buchstäblich aus dem Nichts entstehen können, einfach so – um dann sofort wieder im Nichts zu verschwinden. Die Zeitspanne zwischen Auf- und Abtauchen ist dabei so kurz, dass es völlig unmöglich ist, diese Geisterteilchen direkt zu beobachten. Aber sie ist lang genug, dass die Teilchen einen Einfluss auf ihre Umgebung ausüben können – ähnlich wie ein Taschendieb, der einem das Portmonee schneller mopst als man hinsehen kann. Bemerken wird man den Diebstahl dann doch – und zwar wegen der verschwundenen Geldbörse. Bei den Experimenten in Genf ging es konkret darum, dass ein bestimmtes Teilchen namens Bs-Meson, das bei den Kollisionen in beträchtlichen Mengen entsteht, in zwei andere Teilchen zerfällt, in so genannte Myonen. Dieser Zerfallsprozess, so hatte das Standardmodell der Teilchenphysik behauptet, soll ausgesprochen selten vorkommen, sagt Markward Britsch.
"Wenn man eine Milliarde Bs-Mesonen hat, zerfallen etwa drei von dieser einen Milliarde in zwei Myonen."
Die Verfechter der Supersymmetrie dagegen hatten damit gerechnet, dass beim Zerplatzen der Bs-Mesonen für einen winzigen Augenblick ein Susy-Teilchen entsteht und den Zerfallsprozess ordentlich aufmischt.
"Was man erwartet hatte von der theoretischen Seite war, dass dieses Susy-Modell dafür sorgt, dass mehr von diesen Bs zerfallen."
Doch dann werteten Britsch und seine Kollegen die Messdaten ihres Detektors aus – und kamen zu einem klaren Resultat. Von einer Milliarde Bs-Mesonen zerfallen in der Tat nur drei in ein Myonen-Paar und nicht mehr. Ein Triumph für das Standardmodell, eine Schlappe für Susy. Zwar ist die Supersymmetrie damit noch nicht komplett gestorben. Aber einige Varianten dieser Theorie dürfen die Fachleute nun getrost im Papierkorb verschwinden lassen. Und so bleibt das Rätsel, woraus denn nun die dunkle Materie besteht, bis auf weiteres ungelöst.
"Das ist etwa 20 Meter lang und etwa zehn Meter hoch und tief. Die Proton-Kollisionen finden am einen Ende des Detektors statt","
sagt Markward Britsch vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, einer jener 700 Physiker, die LHCb aufgebaut haben und seit 2010 mit ihm experimentieren. Ebenso wie die anderen Detektoren analysiert LHCb jene Prozesse, die sich abspielen, wenn die Protonen, also Wasserstoffkerne, die der Beschleuniger nahezu auf Lichtgeschwindigkeit bringt, mit voller Wucht kollidieren. Doch anders als die anderen Detektoren fahndet LHCb dabei nicht nach neuen Teilchen wie dem Higgs. Das Experiment hat eine andere Mission:
""Wir untersuchen schon bekannte Teilchen. Was wir dabei eigentlich suchen, sind Abweichungen von unserem Standardmodell der Physik."
Das Standardmodell. Ein Katalog, der alle heute bekannten Elementarteilchen auflistet und auch die zwischen ihnen wirkenden Kräfte. Nur: Die Physiker halten diesen Katalog für unvollständig. Einiges fehlt noch – insbesondere die Träger der rätselhaften dunklen Materie. Sie scheint es in rauen Mengen im Kosmos zu geben, doch keiner weiß, aus welchen Teilchen sie eigentlich besteht. Viele Experten tippen auf die so genannten Susy-Teilchen. Susy steht für Supersymmetrie – bislang noch eine reine Hypothese. Direkt finden kann LHCb solche Susy-Teilchen zwar nicht. Doch es gab Hoffnung, dass der Detektor handfeste Indizien für ihre Existenz liefert, und zwar, laut Markward Britsch, so:
"Wir machen Präzisionsmessungen an bekannten Teilchen. Und über diese Präzisionsmessungen kann man Teilchen aufspüren, die nur für eine kurze Zeit existieren."
Die Forscher nutzen dabei ein bizarres Phänomen aus der Welt der Quantenphysik: Die Quantenphysik nämlich erlaubt es, dass ab und zu Teilchen buchstäblich aus dem Nichts entstehen können, einfach so – um dann sofort wieder im Nichts zu verschwinden. Die Zeitspanne zwischen Auf- und Abtauchen ist dabei so kurz, dass es völlig unmöglich ist, diese Geisterteilchen direkt zu beobachten. Aber sie ist lang genug, dass die Teilchen einen Einfluss auf ihre Umgebung ausüben können – ähnlich wie ein Taschendieb, der einem das Portmonee schneller mopst als man hinsehen kann. Bemerken wird man den Diebstahl dann doch – und zwar wegen der verschwundenen Geldbörse. Bei den Experimenten in Genf ging es konkret darum, dass ein bestimmtes Teilchen namens Bs-Meson, das bei den Kollisionen in beträchtlichen Mengen entsteht, in zwei andere Teilchen zerfällt, in so genannte Myonen. Dieser Zerfallsprozess, so hatte das Standardmodell der Teilchenphysik behauptet, soll ausgesprochen selten vorkommen, sagt Markward Britsch.
"Wenn man eine Milliarde Bs-Mesonen hat, zerfallen etwa drei von dieser einen Milliarde in zwei Myonen."
Die Verfechter der Supersymmetrie dagegen hatten damit gerechnet, dass beim Zerplatzen der Bs-Mesonen für einen winzigen Augenblick ein Susy-Teilchen entsteht und den Zerfallsprozess ordentlich aufmischt.
"Was man erwartet hatte von der theoretischen Seite war, dass dieses Susy-Modell dafür sorgt, dass mehr von diesen Bs zerfallen."
Doch dann werteten Britsch und seine Kollegen die Messdaten ihres Detektors aus – und kamen zu einem klaren Resultat. Von einer Milliarde Bs-Mesonen zerfallen in der Tat nur drei in ein Myonen-Paar und nicht mehr. Ein Triumph für das Standardmodell, eine Schlappe für Susy. Zwar ist die Supersymmetrie damit noch nicht komplett gestorben. Aber einige Varianten dieser Theorie dürfen die Fachleute nun getrost im Papierkorb verschwinden lassen. Und so bleibt das Rätsel, woraus denn nun die dunkle Materie besteht, bis auf weiteres ungelöst.