Protonen-Forschung: Die Winzigkeit ist kleiner

Eine fundamentale Erkenntnis gerät ins Wanken: Das Proton ist kleiner als gedacht. Wie Messungen eines internationalen Forscherteams ergaben, fällt der Radius des Materie-Bausteins geringer aus als bislang angenommen. Dieser liegt nach aktuellen Berechnungen bei 0,84184 Femtometern (1 Femtometer entspricht 0.000 000 000 000 001 Meter) und ist damit rund zehnmal präziser als der bislang bekannte Wert von 0,8768 Femtometern.

Zu den beteiligten Wissenschaftlern zählen auch Forscher des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching, der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und des Instituts für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart.

Das Forscherteam erzeugte eine exotische Variante von Wasserstoff, bei der statt eines Elektrons ein negativ geladenes Myon den Atomkern, das Proton, umkreist. Da das Myon rund 200 Mal schwerer als das Elektron ist, kommt es dem Proton deutlich näher. So lässt sich feststellen, wie sich das Proton ausdehnt. Mit einem speziell dafür entwickelten Laser und einer neuartigen Myonenquelle vermochten die Physiker so den Protonenradius präzise zu ermitteln.

Wie sich die neuen Daten deuten lassen, können die Wissenschaftler, die ihre Ergebnisse im Fachblatt "Nature" veröffentlichten, noch nicht sagen. Im radikalsten Fall könnte das Ergebnis der Theorie der Wechselwirkung von Licht und Materie in Frage stellen, die bis heute jeder Überprüfung standgehalten hat.

Einen Hinweis auf die richtige Interpretation wird möglicherweise ein für 2012 geplantes Projekt liefern. Dann wollen die Forscher myonisches Helium spektroskopisch untersuchen und dessen Kernradius bestimmen.