Forschung
Paul Scherrer Institut in Villigen misst Helium-3-Atomkern präziser denn je
In Villigen hat das PSI den Helium-3-Atomkern mit beispielloser Genauigkeit vermessen. Die Ergebnisse bestätigen die Theorien der Atomphysik.
sda
Di, 27. Mai 2025, 6:00 Uhr
Aargau
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Das Paul Scherrer Institut (PSI) hat den Atomkern von Helium-3 so genau vermessen wie nie zuvor. Die Ergebnisse seien ein wichtiger Stresstest für Theorien in der Atomphysik, teilte das Forschungsinstitut von Villigen (Kanton Aargau) mit. 1,97007 Femtometer misst der Radius des Kerns von Helium-3 laut den in der Fachzeitschrift "Science" veröffentlichten Resultaten.
Ein Femtometer entspricht einem Billardstel Meter – der Kernradius ist also 0,00000000000000197007 Meter groß. Diese Angabe ist dem PSI zufolge 15-fach präziser als Messungen mit bisherigen Methoden. Vermessen haben die Forschenden um Aldo Antognini den Kern in einem Experiment im Protonenbeschleuniger des PSI. Dabei ersetzten sie im Helium-3-Atom die Elektronen durch sogenannte Myonen – schwerere Elementarteilchen, die dem Kern besonders nahekommen.
Ergebnis setzt einen neuen Präzisionsmaßstab
Bereits zuvor hatte das Team um Aldo Antognini ähnliche Messungen an anderen leichten Atomen durchgeführt. Vor einigen Jahren führten die Forschenden das gleiche Experiment mit myonischem Wasserstoff durch. Die Ergebnisse sorgten damals für einige Aufregung, weil die Abweichung zu anderen Messmethoden überraschend groß ausfiel, wie es vom PSI hieß. Diesmal ist es zu keiner überraschenden Abweichung gekommen. Die Messwerte liegen nah an denen anderer Methoden. Trotzdem sei das Ergebnis von großer Bedeutung, so das Forschungsinstitut. Es setze einen neuen Präzisionsmaßstab und bestätige die derzeitigen theoretischen Modelle der Atomphysik auf einem bislang unerreichten Niveau.
Die Daten liefern demnach wichtige Referenzwerte für zukünftige Experimente und helfen, Theorien der Quantenelektrodynamik weiter zu testen und zu verfeinern. Darüber hinaus könnten diese Erkenntnisse "vielleicht sogar Hinweise auf physikalische Effekte jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik" liefern.
