Versuche in den innovativen Grenzbereichen der bekannten Physik
Die Forschenden des MAMLS-Projekts (Matter-antimatter and Lorentz symmetry tests) verfolgen das Ziel, die Materie-Antimaterie-Symmetrie des Universums und die Lorentz-Invarianz auf experimentelle Weise auf den Prüfstand zu bringen und dabei möglicherweise neue physikalische Gegebenheiten zu entdecken. Die Forscher maßen das magnetische Moment eines in einer Penning-Falle eingeschlossenen Protons. Ziel dieser Messung war die Verbesserung der Genauigkeit des bekannten g-Faktors des Protons um eine Größenordnung. Zudem ging man davon aus, die Genauigkeit des Verfahrens um drei Größenordnungen erhöhen zu können. Die Methode wäre dann direkt auf Messungen an Antiprotonen anwendbar, und der Vergleich würde in einem aktualisierten Wert für die universelle Materie-Antimaterie-Relation münden. Eine umfangreiche Nachrüstung der Ausrüstung wurde durchgeführt und veröffentlicht. Dazu zählten die Installation neuer Elektroden an der Penning-Falle, neue Axial- und Zyklotrondetektoren sowie eine supraleitfähige Abschirmspule zur Stabilisierung des Magnetfelds. Neue, maßgebliche Resultate sind kurz nach Projektende zu erwarten. Auch die Möglichkeit der Verwendung von Atomuhren zur Untersuchung der Lorentz-Symmetrie oder der Einsatz von empfindlichen Atommagnetometern zur Suche nach neuen Offenbarungen der Physik wurden erkundet. Die Zusammenarbeit mit Theoretikern aus verschiedenen Ländern resultierte in mehreren Artikeln in bekannten Fachzeitschriften, die Einschränkungen für bestimmte Modelle der dunklen Materie abhandeln. Überdies wurde eine internationale Kooperation mit einem neuen Ziel gebildet. Letztere sollte eine völlig neue Plattform für die deterministische Rekombination von Antiprotonen und Positronen zu Antiwasserstoff in einer miniaturisierten Architektur in Größenordnung eines Chips entwickeln. Außerdem liefen weitere Modellierungsstudien für ein neues Fallenverfahren für geladene Teilchen, die zur Veröffentlichung im New Journal of Physics eingereicht wurden. Man geht davon aus, dass dieses Verfahren das Einfangen von geladenen Teilchen mit enorm verschiedenen Ladungs-Masse-Verhältnissen für eine wirkungsvollere Rekombination von Antiprotonen mit Positronen ermöglicht. 2012 bestätigte die Entdeckung des Higgs-Bosons die wichtigsten Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM). Da das Standardmodell keine Handhabe zur Erklärung der beobachteten Asymmetrie von Materie und Antimaterie im Universum bietet, ist die Arbeit von MAMLS von entscheidender Bedeutung. Resultate dieser Präzisionsmessungen könnten einen Aufbruch zu neuen Ufern der Physik ankündigen.
Schlüsselbegriffe
Materie-Antimaterie-Asymmetrie, Lorentz-Invarianz, MAMLS, g-Faktor des Protons, Penning-Falle, dunkle Materie,
