Der Large Hadron Collider wurde gebaut, um ins Innere des Atoms zu schauen. Ein Team an einem seiner Detektoren hat nun eine Messung dessen veröffentlicht, was rund 100 Milliarden Mal tiefer geschieht.
Die Analyse aus dem LHCb-Experiment am CERN unter Leitung von Dr. Harry Cliff von der University of Cambridge dreht sich um das Beauty-Quark – ein kurzlebiges Teilchen, das bei Hochenergie-Kollisionen entsteht und etwa 1,5 Billionstel Sekunden überlebt, bevor es zerfällt. Aus den Trümmern dieser Zerfälle bestimmte das Team Beauty-Quark-Wechselwirkungen auf einer Skala von etwa einem Billionstel-Billionstel Meter, also 10⁻²¹ m. Ein Atom misst rund 10⁻¹⁰ m – daher die Angabe „100 Milliarden Mal kleiner“.
Einige der Forschenden nennen diesen Bereich inzwischen das Zeptoversum, nach dem Präfix Zepto- (10⁻²¹). „Wir klopfen an die Tür dieses Zeptoversums“, sagte Cliff der BBC und beschrieb die Messung als Logenplatz auf das Verhalten möglicher neuer Teilchen.
Tatsächlich erreicht wurde eine Messung der Wechselwirkungsskala, nicht die Entdeckung eines neuen Teilchens. Das Interesse ist theoretisch: Viele Erweiterungen des Standardmodells verorten neue Physik – darunter Kandidaten im Zusammenhang mit Dunkler Materie – auf sehr kurzen Distanzen, wo sie subtil verändern würden, wie Beauty-Quarks wechselwirken und zerfallen. Bei 10⁻²¹ m zu messen ist der Anfang, solche Ideen zu prüfen – und der Weg zu mehr davon führt über mehr Daten.
Genau dort kommt die Politik ins Spiel. Die 28 am LHCb beteiligten Länder haben ein Detektor-Upgrade für 150 Millionen Pfund vereinbart, das die Häufigkeit dieser Zerfälle verzehnfachen soll. Anfang des Jahres zog UK Research and Innovation den britischen Anteil an diesem Geld zurück – Teil von Kürzungen in Teilchenphysik und Astronomie, die auch das Lovell-Teleskop in Jodrell Bank trafen.
„Damit können wir ins Zeptoversum hineinschauen und sehen, was dort wartet“, sagte Cliff über das Upgrade. Professor Tim Gershon, Leiter der LHCb-Kollaboration, sagte der BBC, ohne die Finanzierung sei die vollwertige britische Beteiligung an der Forschung infrage gestellt, und warnte, der größere langfristige Verlust sei der Wegfall der Ausbildung junger Forschender.
Dr. Mary Richardson-Slipper, Mitglied des Messteams, sagte, sie schaue sich Stellen im Ausland an. „Ich bin gern hier in Großbritannien, aber ich schaue mich im Ausland um, weil dort derzeit offenbar mehr Möglichkeiten sind“, sagte sie – viele Kolleginnen und Kollegen in der Grundlagenphysik seien bereits gegangen.
UKRI erklärt, mit rund 175 Millionen Pfund jährlich zweitgrößter Geldgeber des CERN zu bleiben und vor der Umwidmung Mittel unabhängigen Rat eingeholt zu haben; das Geld fließe nun in Infrastruktur für saubere Energie, medizinische Bildgebung und kulturelles Erbe. Der Physiker und Moderator Brian Cox, nicht am Projekt beteiligt, nannte das Ergebnis „bedeutend“ und den Rückzug „außergewöhnlich“ – er werde dem britischen Forschungsprogramm und dem Ruf des Landes schaden.
Vorerst steht die Messung für sich: die kleinsten am LHC je untersuchten Distanzen – veröffentlicht in dem Jahr, in dem eines der Länder, das für den nächsten Schritt geworben hatte, beginnt, sich von ihm abzuwenden.
