Teilchenphysiker müssen Geduld haben: Nach zwölf Jahren Arbeit und sechs Billionen ausgewerteten Teilchenzerfällen haben Physiker des Brookhaven National Laboratory nun zum zweiten mal einen äußerst seltenen Zerfall eines Kaon-Mesons beobachtet. Dieser Kaon-Zerfall könnte darüber entscheiden, ob die Standardtheorie der Teilchenphysik richtig ist, oder ob sie exotischeren Theorien wie beispielsweise der Stringtheorie weichen muss. Die Physiker stellen ihr Ergebnis in den Physical Review Letters (Bd. 88, Nr. 4) vor.
Im Jahr 1967 hatte der russische Physiker und Friedensnobelpreisträger Andrei Sakharov nach einer Erklärung gesucht, weshalb unser Universum hauptsächlich aus Materie und nicht aus Antimatierie besteht. Er wies nach, dass sich dies erklären lasse, wenn man annimmt, dass einige Teilchen in bestimmten Fällen die so genannte CP-Symmetrie verletzen. Vereinfacht ausgedrückt besagt diese Symmetrie, dass Antimaterie sich exakt so verhalten sollte wie Materie, die man im Spiegel betrachtet.
Die Physiker aus Brookhaven interessierten sich besonders für einen bestimmten Kaon-Zerfall, der die CP-Symmetrie verletzt. Für den Zerfall eines positiv geladenen Kaons in ein positiv geladenes Pion, ein Neutrino und ein Antineutrino macht die Standardtheorie der Teilchenphysik nämlich eine exakte Vorhersage: Unter 100 Milliarden Kaon-Zerfällen sollten sieben bis acht dieser besonders seltenen Zerfälle dabei sein. Die beiden bisher beobachteten Fälle stehen unter Berücksichtigung statistischer Schwankungen in Einklang mit der Standardtheorie, reichen aber bei weitem nicht aus, sie zweifelsfrei zu bestätigen.
Für die nächsten Jahre planen die USA deshalb in Zusammenarbeit mit Kanada und Japan weitere Experimente mit verbesserter Zerfallsausbeute. Sollte die Standardtheorie nicht bestätigt werden können, dann ist unser Universum weitaus seltsamer als bisher angenommen. Die entsprechenden Theorien wie beispielsweise die Stringtheorie, die von der Existenz weiterer Raumzeitdimensionen ausgeht, sind bereits entwickelt.
Axel Tillemans
