Een fysieke constante, wat van groot belang is voor fundamenteel onderzoek, is nu opnieuw gemeten, met veel hogere precisie dan ooit tevoren.

Er zijn enkele numerieke waarden die de basiseigenschappen van ons universum definiëren. Ze zijn zoals ze zijn, en niemand kan zeggen waarom. Waaronder, bijvoorbeeld, de waarde van de lichtsnelheid, de massa van het elektron, of de koppelingsconstanten die de kracht van de natuurkrachten bepalen.

Een van deze koppelingsconstanten, de "zwakke axiale vectorkoppelingsconstante" (afgekort tot gA), is nu met zeer hoge precisie gemeten. Deze constante is nodig om kernfusie in de zon te verklaren, om de vorming van elementen kort na de oerknal te begrijpen, of om belangrijke experimenten in de deeltjesfysica te begrijpen. Met behulp van geavanceerde neutronenexperimenten, de waarde van de koppelingsconstante gA is nu bepaald met een nauwkeurigheid van 0,04 procent Het resultaat is nu gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

Wanneer deeltjes veranderen

Er zijn vier fundamentele krachten in ons universum:elektromagnetisme, sterke en zwakke kernkracht, en zwaartekracht. "Om deze krachten te berekenen, we moeten bepaalde parameters kennen die hun sterkte bepalen - en vooral in het geval van zwakke interactie, dit is een ingewikkelde zaak, " zegt Prof. Hartmut Abele van het Instituut voor Atoom- en Subatomaire Fysica aan de TU Wien (Wenen). Zwakke interactie speelt een cruciale rol wanneer bepaalde deeltjes worden omgezet in andere, bijvoorbeeld, wanneer twee protonen samensmelten tot een kern in de zon en een van hen een neutron wordt. Om dergelijke processen te analyseren, de "zwakke axiale vectorkoppelingsconstante" gA moet bekend zijn.

Er zijn verschillende pogingen gedaan om gA te meten. "Voor sommigen van hen echter, systematische correcties nodig waren. Grote storende factoren kunnen het resultaat tot 30 procent veranderen, ', zegt Hartmut Abele.

Een ander meetprincipe, PERKEO genaamd, werd in de jaren 80 in Heidelberg ontwikkeld door Prof. Dirk Dubbers. Hartmut Abele is al vele jaren betrokken bij het werk aan de PERKEO-detectoren, hij heeft zelf "PERKEO 2" ontwikkeld als onderdeel van zijn proefschrift. Hij werkt samen met zijn oud-student Prof. Bastian Märkisch van de TU München en Torsten Soldner van het Institut Laue-Langevin in Grenoble om de meting aanzienlijk te verbeteren. Met "PERKEO 3, "In Grenoble zijn nu nieuwe metingen gedaan, veel meer dan alle eerdere experimenten in termen van nauwkeurigheid.

De PEREKO-detector analyseert neutronen, die vervallen in protonen en een neutrino en een elektron uitzenden. "Deze elektronenemissie is niet perfect symmetrisch, " legt Hartmut Abele uit. "Aan de ene kant, er worden een paar elektronen meer uitgezonden dan aan de andere - dat hangt af van de spinrichting van het neutron." De PERKEO-detector gebruikt sterke magnetische velden om de elektronen in beide richtingen te verzamelen en telt ze vervolgens. Op basis van de sterkte van de asymmetrie, d.w.z. het verschil in het aantal elektronen in de twee richtingen, men kan dan direct de waarde van de koppelingsconstante gA afleiden.

Van de oerknal tot CERN

Op veel gebieden van de moderne natuurkunde, het is erg belangrijk om de exacte waarde van de koppelingsconstante gA te kennen:ongeveer een seconde na de oerknal, "primordiale nucleosynthese" begon - het vormen van de eerste elementen. De verhouding van op dat moment gecreëerde elementen is (onder andere) afhankelijk van gA. Deze eerste paar seconden van nucleosynthese bepalen de chemische samenstelling van het universum van vandaag. Ook, het grote mysterie van de relatie tussen donkere materie en gewone materie is gerelateerd aan deze koppelingsconstante. Laatste, maar niet de minste, het is cruciaal om de nauwkeurigheid van grootschalige experimenten te vergroten, zoals deeltjesbotsingen bij CERN.