Rätselhafter Quanteneffekt macht Protonen unsichtbar

Schon vor einigen Jahren hatten Aris Chatzidimitriou-Dreismann von der Technischen Universität Berlin und seine Kollegen herausgefunden, dass Protonen für Neutronen manchmal „unsichtbar“ sind. Sie stellten bei einem Experiment fest, dass etwa ein Viertel weniger Neutronen als gedacht an Wassermolekülen gestreut wurden.

Da Wasser viele ungewöhnliche Eigenschaften hat, wiederholten die Forscher das Experiment später mit anderen wasserstoffhaltigen Molekülen und kamen zu dem gleichen Ergebnis. In ihrer neuen Arbeit verwendeten sie nicht Neutronen, sondern Elektronen für ihre Streuversuche. Auch hierbei zeigte sich der Protonenschwund.

Eine allgemein anerkannte Erklärung für das merkwürdige Verhalten gibt es noch nicht. Die Forscher vermuten jedoch, dass sich die Protonen über Zeiträume von weniger als einer Milliardstel Sekunde mit anderen Protonen überlagern. In der Welt der Quantenmechanik, wo Teilchen auch Eigenschaften einer Welle haben, kann sich durch eine solche destruktive Interferenz die Angriffsfläche verkleinern, die die Protonen den heranfliegenden Teilchen bieten.

Für die Streuung von Neutronen und Elektronen an Protonen spielen unterschiedliche Kräfte eine Rolle. Neutronen unterliegen der starken Kernkraft, Elektronen der elektromagnetischen Kraft. Die neuen Experimente zeigen, dass der Effekt nicht von der Art der Wechselwirkung abhängt, da er bei beiden Teilchensorten auftritt.