Forscher lassen aufhorchen: Das Deuteron ist kleiner als gedacht

Villigen – Eigentlich ist es ein sehr gewöhnliches Teilchen, das in jedem Atomkern unseres Körpers und um uns herum vorkommt. Und doch gibt das Proton Physikern seit Jahren Rätsel auf: Genauer gesagt das „Rätsel um den Protonradius“. 2010 berichtete ein internationales Forscherteam, dass eine neue Vermessung des Protons per Laserspektroskopie am PSI einen kleineren Radius ergab als frühere Messungen.

Waren frühere Methoden durch einen systematischen Fehler verfälscht oder war gar eine unbekannte physikalische Kraft am Werk? Diese Frage stellt sich nun auch für das Deuteron – dem Atomkern des schweren Wasserstoffisotops Deuterium aus einem Proton und einem Neutron. Auch bei diesem hat die gleiche Forschungsgruppe am PSI einen kleineren Radius gemessen, wie sie im Fachjournal „Science“ berichten.

„Dass aber unsere Methode, die Laserspektroskopie, fehlerhaft ist, glaubt inzwischen niemand mehr aus der Community“, betonte PSI-Physiker Aldo Antognini in einer Mitteilung des PSI vom Donnerstag. Der kleinere Wert für den Protonradius wurde 2013 bestätigt und nun noch einmal über den ebenfalls kleineren Deuteronradius.

„Natürlich kann es nicht sein, dass das Deuteron – genauso wenig wie das Proton – zwei verschiedene Größen hat“, so Antognini weiter. Deshalb suchen Physiker nach einer Erklärung für die rätselhaften Größenunterschiede. Eine bisher unbekannte physikalische Kraft wäre zwar ein aufregendes Szenario, aber auch ein unwahrscheinliches, schrieb das PSI.

Wahrscheinlicher ist, dass bei früheren Messungen, die zum Teil auf Wasserstoffspektroskopie beruhten, ein systematisches Problem bestand. Deshalb rüsten Forschende weltweit ihre Messinstrumente auf, um größere Meßgenauigkeiten zu erreichen.

Sollte sich der Verdacht auf einen systematischen Fehler bei früheren Messungen bestätigen, müssten die sogenannte Rydbergkonstante - eine Grundkonstante in der Physik - und womöglich weitere Naturkonstanten minimal korrigiert werden. (APA/sda)