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The physics of flavor in visible and dark sectors

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Die "Flavours" der Teilchen im Universum

EU-geförderte Forscher untersuchten offene Fragen zu der Grundlage des Universums, also zu den kleinen Teilchen, die es ausmachen, hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Hochenergiephysik.

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In den 70er Jahren wurde das "Standardmodell" zur Erklärung der uns umgebenden Welt entwickelt. Es geht davon aus, dass das Universum aus 12 Materieteilchen (sechs Quarks und sechs Leptone, das Bekannteste darunter ist das Elektron) und vier Kraftteilchen besteht, die zwischen ihnen agieren. Physiker haben den jeweiligen Typen an Quarks und Leptonen einzelnen "flavours" (engl. Geschmacksrichtungen) zugeordnet. Obwohl viele Vermutungen des Standardmodells und alle 12 Materieteilchen schon experimentell nachgewiesen wurden, ist sich die gesamte Wissenschaftsgemeinde einig, dass noch einige Probleme zu klären bleiben. Lässt man einmal das Standardmodell hinter sich, so ist eine der offenbleibenden Fragen die Natur der Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie. Das Modell geht davon aus, dass für jedes Materieteilchen ein dazugehöriges Antimaterieteilchen mit gleicher Masse und gegensätzlicher Ladung existiert (z. B. ein positiv geladenes Proton und ein negativ geladenes Anti-Proton). Antimaterieteilchen werden aber kaum beobachtet. Zusätzlich sind Wissenschaftler noch mit dem Versuch beschäftigt, die Natur der "dunklen Materie" (DM) zu verstehen, die 70 % der Masse unseres Universums ausmacht und sichtbare gravitative Einflüsse zeigt. Europäische Forscher setzten sich zum Ziel, diese offengebliebenen grundlegenden Fragen der Teilchenphysik mit Fördermitteln für das Projekt "The physics of flavor in visible and dark sectors" (Flavidas) anzugehen. Der erste Forschungsbereich beschäftigte sich mit Auswirkungen der Flavour-Symmetrien. Die Wissenschaftler fanden die Erklärung für eine bekannte Abweichung vom Standardmodell in der sogenannten Minimal-Flavour-Violation-Hypothese, die darlegt, wie und wann Materieteilchen ihren Flavour ändern. Die veröffentlichten Ergebnisse lieferten passgenaue Maßnahmen und ermöglichten so solide Interpretationen. Der zweite Forschungsbereich widmete sich der effektiven Integration experimenteller und theoretischer Studien in die Suche nach DM. Hierzu untersuchte das Flavidas-Team DM-Signale und beschrieb erfolgreich die direkte DM-Suche und ihre Bedeutung für die "Signaturen" der DM (Parameter, die ausschließlich bei der Suche nach DM Anwendung finden). Alles in allem untersuchten die Flavidas-Forscher also zwei der wichtigsten offengebliebenen Fragen der Hochenergie-Teilchenphysik und lieferten so wichtige Theorien und Veröffentlichungen. Das gewonnene Wissen sollte dem Verständnis über die Gravitation und DM förderlich sein und der entsprechenden Entwicklung zukünftiger wissenschaftlicher Experimente dienen.

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