Teilchenphysiker suchen die "Superpartner" der Elementarteilchen

Neben den Elementarteilchen, aus denen die gewöhnliche Materie des Universums besteht oder die zumindest von Physikern in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden können, vermutet man die Existenz weiterer so genannter Superteilchen. Die von der Supersymmetrie-Theorie vorhergesagten Superteilchen würden einige Probleme der Standardtheorie der Teilchenphysik lösen. Beispielsweise müsste das Vakuum gemäß der Standardtheorie eine derart große Energiedichte haben, dass das Universum sich eigentlich schlagartig ausdehnen sollte.

Die Supersymmetrie löst dieses Problem dadurch, dass sie jedem Elementarteilchen einen Superpartner zuordnet. Die Beiträge eines Teilchens und seines Superpartners auf die Vakuumenergiedichte heben sich dadurch gerade auf. Zustande kommt die Vakuumenergiedichte, weil die Quantenmechanik den Teilchen erlaubt, sich selbst aus dem “Nichts” zu erzeugen ? vorausgesetzt sie zahlen die dabei geborgte Energie nur schnell genug wieder zurück, indem sie sich selbst vernichten.

Es ist bisher nicht gelungen, eines der Superteilchen in Teilchenbeschleunigern zu erzeugen, vermutlich deshalb, weil sie sehr viel größere Massen haben als die gewöhnlichen Elementarteilchen. Zum Vergleich: Die aus drei Quarks bestehenden Neutronen und Protonen ? die Bestandteile aller Atomkerne ? haben eine Masse von etwas weniger als 1 GeV oder ungefähr 1,7 Trilliardstel Milligramm.

Dem internationalen Physikerteam gelang nun der Nachweis für die Untergrenze der Masse des Gluinos ? dem Superpartner des Gluons, das die starke Kernkraft übermittelt ? durch eine indirekte Schlussfolgerung: Wenn bei ihren Versuchen ein Gluino entstanden wäre, dann wäre es sofort in ein leichteres Superteilchen ? in das so genannte “leichteste supersymmetrische Teilchen” (LSP) ? zerfallen. Da man davon ausgeht, dass dieses Teilchen so gut wie keine Wechselwirkung mit anderer Materie eingeht, hätte man aber auch dieses Teilchen nicht entdecken können. Aber die Masse dieses Teilchen hätte in der Energiebilanz fehlen müssen, was nicht der Fall war.

Weil das LSP kaum mit anderer Materie wechselwirkt, ist es auch ein geeigneter Kandidat für die von den Astronomen gesuchten dunkle Materie, die die anscheinend fehlende Masse des Universums liefern soll.