Es wurde bereits vor 45 Jahren die Vermutung geäußert, dass das Teilchen, was wir als Elektron wahrnehmen, gar nicht elementar ist. Stattdessen besteht es auf eine selbstähnliche Art und Weise aus einem Elektron und einem Higgs. Eine genauere Beschreibung ergibt das beobachtbare Elektron als einen Bindungszustand eines elementaren Elektrons und dem Higgs. Das beobachtbare Elektron erhält seine elektrische Ladung als Kombination der Ladung der elementaren Teilchen, erhält seine Masse, aufgrund des Brout-Englert-Higgs Effekts, aber ausschließlich vom elementaren Elektron.
Überraschenderweise ist das bereits Bestandteil des Standardmodells der Teilchenphysik. Aber eine Unterscheidung zwischen dem beobachtbaren Elektron und dem elementaren Elektron ist nur notwendig, wenn Hochpräzisionsexperimente gemacht werden, wie sie derzeit an zukünftigen Leptoncollidern geplant sind. Der FWF unterstützt nun Prof. Axel Maas und seine Gruppe bei der Untersuchung der Konsequenzen solch einer selbstähnlichen Struktur von Teilchen wie dem Elektron, sogenannte Leptonen, im Standardmodell der Teilchenphysik mit nahezu einer halben Million Euro. Das Ziel des Projektes in den nächsten vier Jahren ist, mit Hilfe umfangreicher numerischer Simulationen, eine Abschätzung für Abweichungen zu geben, die an zukünftigen Experimenten beobachtet werden können. Damit ist das Projekt ein Beitrag zu der gegenwärtigen Diskussion, wie ein zukünftiges Projekt die erfolgreiche Geschichte des LHCs am CERN fortführen könnte.
Würde der Effekt bestätigt werden, hätte das weitreichende Konsequenzen. Neben seiner Entdeckung, die bereits seit 45 Jahren vorhergesagt wird, hat der Effekt auch wesentlichen Einfluss auf Vorhersagen in Szenarien für Physik jenseits des Standardmodells. Besonders bedeutend ist er für Vorschläge zur Erklärung der elektrischen Neutralität von Atomen, sogenannte großen vereinheitlichenden Theorien. Diese würden sich erheblichen ändern, wenn man den Effekt berücksichtigt. Da die elektrische Neutralität von Atomen, bzw. warum das Elektron und das Proton exakt gleiche aber entgegensetzte elektrische Ladungen haben, eines der größten Rätsel der Physik heute ist, wäre das von großer Bedeutung.
Links:
Group homepage: https://particle.uni-graz.at/en/structures-and-observables/
Projectradar FWF: https://www.fwf.ac.at/forschungsradar/10.55776/PAT6443923