Fortschritte in der Kernphysik

Wissenschaft und Technik 1976:

Die bedeutendsten naturwissenschaftlichen Fortschritte des Jahres 1976 werden im Bereich der Teilchenphysik erzielt. Das hat seine Ursache nicht zuletzt darin, dass die Großforschungsanlagen, in erster Linie die Hochenergie-Teilchenbeschleuniger, immer leistungsfähiger werden. Erstmals werden sie auch in der Schwerionenforschung eingesetzt.

Einen großen Kenntniszuwachs hat auch die Astrophysik vorzuweisen. Ihr gelingt mit Hilfe der US-Raumflugkörper Viking I und II die Sammlung einer Fülle neuer Daten vom Mars. Viking II, die am 7. August 1976 weich auf dem Nachbarplaneten der Erde landet, sucht dort gezielt nach organischen Substanzen (<!– 20.7.1976–>). Die europäische Organisation für Kernforschung CERN in Genf (Schweiz) nimmt einen der bisher leistungsfähigsten Protonen-Beschleuniger der Welt, die Anlage »SPS«, in Betrieb. Dabei handelt es sich um einen Speicherring für sehr energiereiche (bis zu 500 Mrd. Elektronenvolt), also schnelle Protonen. Der Durchmesser der unterirdischen Anlage beträgt 2,2 km. Mit diesem und zuvor mit ähnlichen kleineren Beschleunigern hatte man bislang durchweg nur leichte subatomare Partikel beschleunigt und damit für kernphysikalische Kollisionsexperimente vorbereitet. Nun gelingt der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt mit dem speziellen Beschleuniger UNILAC ein technischer Durchbruch: Am 1. April 1976 lassen sich erstmals Schwerionen (Uran-238) auf 6,7 Mio. Elektronenvolt Energie beschleunigen. Das eröffnet neue Arbeitsgebiete in der Atomphysik. Die Schwerionenforschung beschäftigt sich u.a. auch mit superschweren Elementen, sog. Transuranen, die allesamt radioaktiv sind und innerhalb mehr oder weniger langer Zeiträume von selbst zerfallen. Andererseits bilden sich superschwere Atomkerne nur unter erheblicher Energiezufuhr. Aus diesen Gründen kommen sie in der Natur heute nicht vor, sondern lassen sich nur unter großen Schwierigkeiten technisch erzeugen. 1976 gelingt der Nachweis, dass solche Elemente kurz nach der Entstehung des Universums auch natürlich existiert haben.

Ein weiterer bedeutsamer Nachweis gelingt den Atomphysikern. Bisher war es nicht möglich, Quarks, das sind Elementarpartikel der Materie, die 1964 aus theoretischen Erwägungen gefordert wurden, unmittelbar zu beobachten. 1974 wies eine Hypothese auf die Existenz eines »Charmonium« genannten Teilchens hin, das aus einem bestimmten Quark (Charm-Quark) und dessen Antiquark aufgebaut sein muss 1976 gelingt es Forschern am Deutschen Elektronensynchrotron (DESY), mehrere derartige Zustände zu entdecken. Am SLAC-Beschleuniger in den USA werden erstmals Charm-Mesonen, Kombinationen aus Charm-Quark und Antiquark, beobachtet.