Peter Fierlinger: Präzisionsmessungen und das frühe Universum

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Bereits 2012 wurde am Large Hadron Collider am CERN das Higgs-Teilchen gefunden, das letzte fehlende Puzzlestück des Standardmodells der Teilchenphysik. Diese Entdeckung ist von enormer Bedeutung und gleichzeitig auch ein wenig problematisch, da sie das erfolgreichste Modell in der Geschichte der Physik elegant vollendet hat, aber wir seit dem keine Antworten und Anknüpfungspunkte für andere große Rätsel der Physik mehr gefunden haben. Für die Erklärung der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie im Universum, quasi eine grundlegende Frage unserer Existenz, bleibt das Modell jegliche Antwort schuldig. Ähnlich ist das zum Beispiel mit der Natur der Dunklen Materie und damit der Erklärung der Strukturen im Universum. Mit einer Auswahl an Laborexperimenten, die mit extremer Messgenauigkeit komplementär Antworten auf diese Fragen suchen, beschäftigt sich dieser Vortrag aus der Reihe "Wissenschaft für jedermann": Hier verwendet man quantenphysikalische Effekte, um Energieunterschiede auf dem Level von 1E-43 Joule zu messen. Das ist die 43. Kommastelle der Energiemenge, die man benötigt um eine Tafel Schokolade einen Meter aufzuheben. Die Hoffnung ist, so winzig kleine Abweichungen von der uns bekannten Physik zu finden: verwaschene Spuren der Naturgesetze, wie sie Pikosekunden nach dem Urknall existierten und die Grundlagen bildeten für die Entwicklung der Welt, wie wir sie heute kennen. Erreicht wird diese Präzision beispielsweise durch besondere Magnetresonanzexperimente mit eingesperrten ultrakalten Neutronen am weltgrößten Forschungsreaktor am Institut Laue-Langevin in Grenoble sowie mit Atomen. Die große Heraus- forderung ist, systematische Fehler in den Messungen zu kennen, weshalb dafür magnetisch höchst abgeschirmte Räume an der TUM entwickelt wurden, mit Magnetfeldern kleiner als im freien Raum zwischen den Sternen der Milchstraße. Niedrigmagnetfeld-Technologie hat auch direkten Bezug zur Praxis: Magnetfelder und Sensorik aus diesem Gebiet können übernommen werden etwa für medizinische Diagnostik.