Neue Berechnung bestätigt Standardmodell der Teilchenphysik

MAINZ / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Welt der Teilchenphysik steht vor einer spannenden Bestätigung: Das Standardmodell, das seit Jahrzehnten die Grundlage unseres Verständnisses der fundamentalen Kräfte und Teilchen bildet, hat erneut seine Gültigkeit bewiesen. Eine neue Berechnung des anomalen magnetischen Moments des Myons, durchgeführt von einer Forschergruppe der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, zeigt eine Übereinstimmung mit den neuesten experimentellen Messungen. Diese Ergebnisse könnten die Diskussion um die Existenz neuer Physik jenseits des Standardmodells neu entfachen.

Das anomale magnetische Moment des Myons ist ein entscheidender Parameter in der Teilchenphysik, der als Prüfstein für das Standardmodell dient. Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Hartmut Wittig von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz hat mit der Gitter-Quantenchromodynamik-Methode (Gitter-QCD) eine neue Berechnung dieser Größe vorgenommen. Ihr Ergebnis stimmt mit den neuesten experimentellen Messungen überein, was das Standardmodell erneut bestätigt. Diese Entwicklung ist besonders bemerkenswert, da frühere theoretische Berechnungen von den experimentellen Daten abwichen und somit Raum für Spekulationen über neue Physik ließen. Die Berechnung des anomalen magnetischen Moments ist eine komplexe Aufgabe, da alle fundamentalen Wechselwirkungen, mit Ausnahme der Schwerkraft, dazu beitragen. Besonders die starke Wechselwirkung, die die Kräfte zwischen Quarks beschreibt, stellt eine Herausforderung dar. Der Beitrag der hadronischen Vakuumpolarisation (HVP) ist dabei die Hauptquelle der Unsicherheit. Traditionell wurde dieser Beitrag durch eine datengetriebene Methode bestimmt, die experimentelle Daten einbezieht. Diese Methode lieferte über Jahre hinweg signifikante Abweichungen von den experimentellen Messungen. Die neue Berechnung der Mainzer Gruppe nutzt die Gitter-QCD-Methode, die ohne experimentelle Daten auskommt und somit eine unabhängige Bestätigung der experimentellen Ergebnisse liefert. Diese Methode ermöglicht eine numerische Berechnung der starken Wechselwirkung mithilfe von Großrechnern. Der Vorteil liegt in der hohen Genauigkeit und der Unabhängigkeit von experimentellen Daten, was zu einem neuen Wert für das anomale magnetische Moment des Myons führte, der mit dem aktuellen experimentellen Mittelwert übereinstimmt. Die Ergebnisse der Mainzer Forschergruppe werfen jedoch auch neue Fragen auf. Der Unterschied zwischen der Gitter-QCD- und der datengetriebenen Methode ist noch nicht vollständig verstanden. Zudem bleibt unklar, wie die Ergebnisse des CMD-3-Experiments in Novosibirsk zu bewerten sind, die den Referenzwert der Muon g-2 Theory Initiative in Frage stellen. Trotz der Bestätigung des Standardmodells gibt es also weiterhin Diskrepanzen, die erklärt werden müssen. Die Forschergruppe plant, den Gesamtfehler ihrer Berechnungen weiter zu reduzieren, um die Unsicherheiten zu minimieren und mögliche neue Physik aufzudecken. Die Diskussion um das anomale magnetische Moment des Myons bleibt somit ein spannendes Feld in der Teilchenphysik, das weiterhin für Überraschungen sorgen könnte.