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Schwache Kraft

Lebensdauer eines Myons – Wie stark ist die schwache Kraft?

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

PSI-Forscher Bernhard Lauss an der Detektoranordnung, die zur Messung der Myonenlebensdauer verwendet wurde. (Bild: PSI/F. Reiser)
PSI-Forscher Bernhard Lauss an der Detektoranordnung, die zur Messung der Myonenlebensdauer verwendet wurde. (Bild: PSI/F. Reiser)

Villigen/Schweiz – Eine neue Messung der Lebensdauer des Myons – die genaueste Bestimmung einer Lebensdauer in der Welt der kleinen Teilchen – liefert einen hochgenauen Wert für einen Parameter, der für die Bestimmung der Stärke der schwachen Kernkraft entscheidend ist. Die Experimente wurden von einem internationalen Forschungsteam am Paul Scherrer Institut durchgeführt. Die schwache Kraft ist eine der vier Grundkräfte der Natur. Obwohl wir in unserem Alltag kaum Vorgängen begegnen, die durch die schwache Kraft bestimmt werden, ist sie doch von wesentlicher Bedeutung. So ist sie etwa für die Vorgänge verantwortlich, die die Sonne scheinen lassen.

Nun hat ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Forschenden der University of Illinois, der Boston University und der University of Kentucky (alle USA) am Paul Scherrer Institut Experimente durchgeführt, dank denen ein Parameter, der für die Stärke der schwachen Wechselwirkung – wie die schwache Kraft auch genannt wird - von entscheidender Bedeutung ist, mit einzigartiger Genauigkeit bestimmt werden konnte. Dieser als Fermi-Konstante bekannte Parameter ist eine der fundamentalen Naturkonstanten, die für die exakte Berechnung von Vorgängen in der Welt der kleinsten Teilchen nötig sind.

Lebensdauer des Myons – Ein Schlüssel zur Stärke der schwachen Kraft

Das Myon ist ein instabiles Elementarteilchen, das mit einer Lebensdauer von rund zwei Mikrosekunden (Millionstelsekunden) zerfällt. Dieser Zerfall wird alleine von der schwachen Kraft bestimmt und es gibt einen recht einfachen Zusammenhang zwischen der Lebensdauer des Myons und der Stärke der schwachen Kraft. „Die Bestimmung der Fermi-Konstante aus der Myonen-Lebensdauer setzt eine elegante und präzise Theorie voraus; aber bis 1999 war die Theorie nicht so gut wie die Experimente.“ erkärt David Hertzog, der zur Zeit der Messungen Forscher an der University of Illinois war und jetzt an der University of Washington arbeitet „seither haben mehrere Durchbrüche praktisch alle theoretischen Unklarheiten beseitigt. Die grösste Unsicherheit bei der Bestimmung der Fermi-Konstante hing nun davon ab, wie genau man die Lebensdauer des Myons gemessen hatte.“

Inhalt des Artikels:

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