En fysisk konstant, som är av stor betydelse för grundforskning, har nu mätts om, med mycket högre precision än någonsin tidigare.

Det finns några numeriska värden som definierar våra universums grundläggande egenskaper. De är precis som de är, och ingen kan säga varför. Dessa inkluderar, till exempel, värdet av ljusets hastighet, elektronens massa, eller kopplingskonstanterna som definierar styrkan hos naturkrafterna.

En av dessa kopplingskonstanter, den "svaga axiella vektorkopplingskonstanten" (förkortad till gA), har nu mätts med mycket hög precision. Denna konstant behövs för att förklara kärnfusion i solen, att förstå bildandet av element strax efter Big Bang, eller för att förstå viktiga experiment inom partikelfysik. Med hjälp av sofistikerade neutronförsök, värdet på kopplingskonstanten gA har nu bestämts med en noggrannhet på 0,04 procent. Resultatet har nu publicerats i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

När partiklar förändras

Det finns fyra grundläggande krafter i vårt universum:elektromagnetism, stark och svag kärnkraft, och gravitationen. "För att beräkna dessa krafter, vi måste känna till vissa parametrar som bestämmer deras styrka - och särskilt vid svag interaktion, det här är en komplicerad fråga, "säger professor Hartmut Abele från Institute of Atomic and Subatomic Physics vid TU Wien (Wien). Svag interaktion spelar en avgörande roll när vissa partiklar omvandlas till andra - t.ex. när två protoner smälter samman till en kärna i solen och en av dem blir en neutron. För att analysera sådana processer, "svag axiell vektorkopplingskonstant" gA måste vara känd.

Det har gjorts olika försök att mäta gA. "För några av dem, dock, systematiska korrigeringar krävdes. Stora störande faktorer kan ändra resultatet med upp till 30 procent, säger Hartmut Abele.

En annan mätprincip som heter PERKEO utvecklades på 1980 -talet i Heidelberg av professor Dirk Dubbers. Hartmut Abele har varit engagerad i arbetet med PERKEO -detektorer i många år, han har själv utvecklat "PERKEO 2" som en del av sin avhandling. Han arbetar tillsammans med sin tidigare student prof. Bastian Märkisch från TU München och Torsten Soldner från Institut Laue-Langevin i Grenoble för att avsevärt förbättra mätningen. Med "PERKEO 3, "nya mätningar har nu genomförts i Grenoble, långt överstiger alla tidigare experiment när det gäller noggrannhet.

PEREKO -detektorn analyserar neutroner, som förfaller till protoner och avger en neutrino och en elektron. "Denna elektronemission är inte helt symmetrisk, "förklarar Hartmut Abele." På ena sidan, några fler elektroner avges än på den andra - det beror på neutronens rotationsriktning. "PERKEO -detektorn använder starka magnetfält för att samla elektronerna i båda riktningarna och räknar dem sedan. Från asymmetriens styrka, dvs. skillnaden i antalet elektroner i de två riktningarna, man kan då direkt härleda värdet av kopplingskonstanten gA.

Från Big Bang till CERN

Inom många områden inom modern fysik, det är mycket viktigt att veta det exakta värdet av kopplingskonstanten gA:Ungefär en sekund efter big bang, "urnukleosyntes" började - bildade de första elementen. Förhållandet mellan element som skapades vid den tiden beror (bland annat) på gA. Dessa första sekunder av nukleosyntes bestämmer universums kemiska sammansättning idag. Också, det stora mysteriet i förhållandet mellan mörk materia och vanlig materia är relaterat till denna kopplingskonstant. Sista, men inte minst, det är avgörande för att öka noggrannheten i storskaliga experiment, såsom partikelkollisioner vid CERN.