Ein Physikerteam des Brookhaven National Laboratory in den Vereinigten Staaten hat mit einer Reihe von innovativen Experimenten mit Protonen begonnen. Die Forscher benutzen einen Teilchenbeschleuniger, um erstmals Protonen mit genau ausgerichtetem Spin aufeinandertreffen zu lassen. Dies soll neue Aufschlüsse über den Aufbau dieser fundamentalen Elementarteilchen liefern und insbesondere das Zustandekommen des Protonenspins klären.
Beim Protonenspin ist das Ganze mehr als die Summe seiner Teile: Obwohl bekannt ist, dass ein Proton aus drei Quarks aufgebaut ist, kommt die Summe der drei Spins der Quarks nur für etwa 20 Prozent des gesamten Protonenspins auf. Forscher vermuten seit langem, dass die fehlenden Spinkomponenten von Gluonen getragen werden. Gluonen halten die drei Quarks eines Protons zusammen – sie vermitteln die so genannte starke Kraft. Über die physikalischen Eigenschaften des Quark-Gluon Systems ist bisher nur recht wenig bekannt. Dies lag vor allem an einer unzureichenden Kontrolle über den Spin der Protonen.
Ein von Naohito Saito angeführtes Team will dies nun mithilfe des Relativistischen Schwerionenbeschleunigers (RHIC für relativistic heavy ion collider) am Nationallaboratorium der USA in Brookhaven ändern. Dieser Beschleuniger ermöglicht es, mittels einer magnetischen Spulenanordnung den Spin von Protonen eines Strahles genau auszurichten.
Das Team plant, innerhalb der nächsten Wochen Protonenstrahlen mit genau ausgerichteten Spins aufeinandertreffen zu lassen. Dadurch erhoffen sich die Wissenschaflter neue Aufschlüsse auf das Zustandekommen des Protonenspins und einen weiten Einblick in die Natur der Quark-Gluon-Wechselwirkungen. Die Forscher haben Hoffnung, dass die Berechnung des Protonenspins dann aufgeht.
Stefan Maier
