Dieses Teilchen traf die Erde mit einer Energie von 240 Exa-Elektronenvolt, schrieben Physiker am Donnerstag. ein Artikel in einer Fachzeitschrift Wissenschaft. Das ist rund vierzig Millionen Mal mehr als die Energie, mit der Protonen im Large Hadron Collider des Physikinstituts Cern, dem leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, kollidieren.
„Es ist eine Energiemenge, die wir als Menschheit auf keinen Fall einem Teilchen geben könnten.“ Es ist so viel, dass es ehrlich gesagt meine Vorstellungskraft übersteigt. Und ich bin seit achtzehn Jahren auf diesem Gebiet tätig“, sagt Charles Timmermans von der Radboud-Universität, ein Experte auf dem Gebiet dieser Art von kosmischen Teilcheneinschlägen.
Über den Autor
George van Hal ist Wissenschaftsredakteur bei de Volkskrant. Er schrieb über Astronomie, Physik und Raumfahrt. Van Hal veröffentlichte Bücher über alles, vom Universum bis zu den kleinsten Bausteinen der Realität.
Einmal im Jahrhundert
Timmermans ist mit dem Pierre-Auger-Observatorium verbunden, dem Konkurrenten auf der Südhalbkugel des Telescope Array-Experiments, das den Einschlag dieses besonderen Teilchens auf der anderen Seite des Planeten beobachtete. Dass man dafür solche Spezialexperimente braucht, liegt daran, dass es sehr schwierig ist, diese sehr energiereichen kosmischen Teilchen einzufangen. Sie kommen auf der Erde so selten vor, dass sie im Durchschnitt nur einmal pro Jahrhundert auf einer Fläche von einem Quadratkilometer vorkommen. Um die Chancen einer Messung zu erhöhen, überwachen solche Observatorien ein riesiges Gebiet. Im Fall des Telescope Array in Utah in den USA sind es etwa 700 Quadratkilometer.
Es gibt drei Gründe, warum Physiker so viel Aufwand in die Suche nach solchen Teilcheneinschlägen stecken, sagt Timmermans. „Erstens wissen wir seit den 1960er Jahren, dass diese Art von Partikeln existieren, aber wir verstehen nicht, wie sie existieren können.“ „Es ist ein Rätsel und wir möchten es lösen“, beginnt er.
„Zweitens kann es sehr lehrreich sein, wenn wir entdecken, wie die Natur etwas erreicht, was wir selbst niemals tun könnten.“ Und schließlich: Wir können jetzt sehen, was in der Atmosphäre passiert, wenn ein so sehr energiereiches Teilchen dort mit anderen Teilchen kollidiert. „Das ist ein Experiment, das wir im Labor nicht durchführen können, und indem wir zuschauen, erfahren wir mehr darüber, wie die Physik funktioniert.“
Leere im Universum
Und dann wirft das neu entdeckte Teilchen auch die Physiker vor ein neues Rätsel. Nach der Analyse scheint es aus einem Bereich des Himmels zu kommen, in dem es eigentlich nicht viel gibt, einer sogenannten Leere in der großräumigen Struktur des Universums. Und doch geht man davon aus, dass man so etwas wie ein Schwarzes Loch oder eine aktive Galaxie braucht, um einem solchen Teilchen die nötige Bewegung zu geben.
„Wirklich sehr auffällig und völlig unerwartet“, sagt Timmermans. Es gebe mögliche Erklärungen, schreiben die Forscher in ihrem Fachartikel. Das Teilchen könnte auf seinem Weg durch ein kosmisches Magnetfeld viel stärker abgelenkt worden sein, als Physiker bisher für möglich hielten. Oder das ist auch möglich: Vielleicht verstehen sie einfach nicht genug darüber, wie die Teilchenphysik wirklich funktioniert. Timmermans: „Das ist daher ein sehr wichtiger Fund für dieses Forschungsgebiet.“