Überblick

Das Universum aus Sicht des Neutrons

Experimente mit Neutronen ergänzen Hochenergieexperimente an Beschleunigern, um Rätsel aus dem frühen Universum zu lösen.

  • Stephan Paul
  • 05 / 2015 Seite: 23

Unser heutiges Wissen über die Entwicklung des Universums ist geprägt durch das Standardmodell der Kosmologie und der Teilchenphysik. Neben Experimenten an Beschleunigeranlagen bzw. in Untergrundlaboren dienen vor allem Präzisionsexperimente bei sehr niedrigen Energien dazu, Aussagen zu Vorgängen im frühen Universum zu treffen. Hierbei spielt das Neutron aufgrund seiner Eigenschaften eine wichtige Rolle...

Die Standardmodelle der Kosmologie und der Teilchenphysik erlauben Aussagen über die Exis­tenz physikalischer Abläufe und ihre Zusammenhänge, die unsere Vorstellung über die Geschichte des Universums prägen. Dabei extrapolieren wir die Theorie in Bereiche der Temperatur, der Energiedichte und räumlicher Dimensionen, die experimentell direkt nicht zugänglich sind. Dieses gewagte Unterfangen wird jedoch durch Beobachtungen aus dem Labor und Betrachtungen des Himmels gestützt. Das Standardmodell beruht konzeptionell auf Annahmen zur räumlichen Dimensionalität, Brechung fundamentaler Symmetrien (z. B. CP) und Existenz Dunkler Materie. Hierzu wurden bisher keine oder nur unzureichende experimentelle Antworten gefunden. Andere Stützpfeiler der Kosmologie sind die Details der kosmischen Hintergrundstrahlung, das genaue Verständnis der primordialen Nukleosynthese sowie die Existenz des Big Bang. Alle diese Konzepte betreffen direkt oder indirekt die ersten drei Minuten unseres Universums.

Wie aber können wir diese Hypothesen stützen oder präzisere Aussagen zu Schlüsselvorgängen im sehr frühen Universum machen? Neben astronomischen Beobachtungen sind diese Fragen vor allem mit dem Verständnis des Mikrokosmos verbunden. Hier spielen Experimente an Beschleunigeranlagen (Symmetrie­untersuchungen) oder in Untergrundlaboratorien (Suche nach Dunkler Materie) sowie Präzisionsexperimente bei sehr niedrigen Energien eine Schlüsselrolle. Neutronen sind dabei aufgrund ihrer Eigenschaften – wie der elektrischen Neutralität, ihrer im Vergleich zu Atomen kleinen elektrischen Polarisierbarkeit sowie ihrer Lebensdauer von fast 15 Minuten – ideale Untersuchungsobjekte. Zudem sind sie in der Natur zahlreich vorhanden, wenn auch immer nur in gebundener Form. Wie aber können wir mit Neutronen unsere Vorstellung von den Vorgängen im frühen Universum untermauern? Wir wollen dazu im Folgenden spezifische Fragestellungen diskutieren sowie Messkonzepte und ihre experimentelle Umsetzung vorstellen. Alle diese Präzisionsmessungen unterliegen einigen Grundvoraussetzungen wie hoher Energieauflösung, hoher Sensitivität und Reduktion von Falscheffekten. Hohe Ener­gieauflösung erfordert lange Beobachtungszeiten bei stabilen Bedingungen, hohe Sensitivität verlangt hohe Empfindlichkeit für kleine Messeffekte bei kleinem statistischen Rauschen des Messsignals, und die Vermeidung von Falscheffekten stellt höchste ­Anforderungen an die Apparatur...

Share |
thumbnail image: Das Universum aus Sicht des Neutrons

Aktuelles Heft

Inhaltsverzeichnis
11 / 2017

thumbnail image: PJ 11 2017

Interview mit Alexander Gerst

Atomare Cluster im Fokus

Elektrische Dipolmomente gesucht

Zugang Physik Journal

Nur DPG-Mitglieder haben vollen Zugriff auf alle Hefte und Online-Inhalte des Physik Journal und müssen sich dafür mit ihrer Mitgliedsnummer registrieren » 

Erst wenn die Artikel des Physik Journal älter als drei Jahre sind, stehen sie kostenlos und frei zugänglich zur Verfügung

Als DPG-Mitglied erhalten Sie den Physik Journal Newsletter, wenn Sie sich dafür bei der DPG registrieren »

Mediadaten

Die Mediadaten für Werbe­mög­lich­kei­ten im Phy­sik Jour­nal finden Sie als PDFs hier:
2017 deutsch / eng­lisch
2018 deutsch / englisch

Webinar

Warum reale akustische Systeme nur multiphysikalisch simuliert werden können

  • 02. November 2017

In diesem Webi­nar wird ge­zeigt, warum man bei­spiels­weise schon bei der Simu­la­tion eines „ein­fachen“ Laut­spre­chers auf multi­phy­si­ka­li­sche Kopp­lung an­ge­wie­sen sein kann, wenn man ex­pe­ri­men­tel­le Er­geb­nis­se kor­rekt re­pro­du­zie­ren will.

Alle Webinare »

Site Login

Bitte einloggen

Andere Optionen Login

Website Footer