Martin Lewis Perl hat nicht nur ein Teilchen gefunden. Er fand eine Lücke in unserem Verständnis des Universums.
Als Perl Mitte der 1970er Jahre das Tau entdeckte, war das Standardmodell der Teilchenphysik gerade dabei, Fuß zu fassen. Es wurden zwei Generationen fundamentaler Teilchen kartiert. Der Dritte fehlte. Es war eine eklatante Lücke in der Theorie. Perls Arbeit füllte es aus.
Für diesen besonderen Durchbruch erhielt er 1995 den Nobelpreis für Physik. Es handelte sich nicht um einen vagen Beitrag. Es ging darum, Tau zu finden, ein massives Lepton mit negativer Ladung. Das Teilchen selbst ist im Vergleich zu seinen Cousins, dem Elektron und dem Myon, schwer. Es zerfällt schneller, als Sie blinzeln können. Weniger als eine Billionstelsekunde.
Perl teilte sich den Preis mit Frederick Reines. Reines hatte das Neutrino in den 1950er Jahren gefunden. Zwei gewaltige Sprünge. Zwei Nobelpreisträger. Die Verbindung zwischen ihrer Arbeit reicht tief in die Geschichte der subatomaren Forschung zurück.
Vom Chemieingenieurwesen zur Kernphysik
Perls‘ Weg zum Nobelpreis war nicht gerade. Es war nicht einmal annähernd so.
Er wurde 1927 in Brooklyn geboren und machte 1948 seinen Abschluss am Polytechnic Institute of Brooklyn. Diese Schule heißt heute NYU Polytechnic School of Engineering. Sein Abschluss war Chemieingenieurwesen. Er arbeitete zwei Jahre als Chemieingenieur. Dann wechselte er den Gang.
Er besuchte die Columbia University. Er studierte Kernphysik. Er erhielt seinen Ph.D. dort im Jahr 1955.
Von 1955 bis 1963 lehrte er an der University of Michigan. Anschließend wechselte er an die Stanford University. Er blieb dort jahrzehntelang. Im Jahr 2004 wurde er emeritiert. Er verließ das Fachgebiet nicht. Er hat gerade seinen Titel geändert.
Die Suche bei SLAC
Die eigentliche Arbeit begann am Stanford Linear Accelerator Center (SLAC).
Im Jahr 1966 war Perl Teil eines Teams, das versuchte, neue geladene Leptonen zu finden. Sie kollidierten mit Elektronen. Sie haben nicht gefunden, wonach sie gesucht haben. Der Versuch scheiterte.
Doch die Maschinerie veränderte sich. Anfang der 1970er Jahre wurde ein neuer Beschleuniger in Betrieb genommen. Es erreichte hohe Energieniveaus, die zuvor nicht zugänglich waren. Dies war nicht nur ein Upgrade. Es war ein Schlüssel zu einer verschlossenen Tür.
Perl nutzte diese Maschine, um Frontalkollisionen zwischen Elektronen und Positronen aufzuzeichnen. Positronen sind die Antiteilchen der Elektronen. Es sind Spiegelbilder mit entgegengesetzter Ladung.
Die Experimente liefen von 1974 bis 1977. Die Datenmenge war umfangreich. Nicht schwer wie dicht. Schwer wie massiv.
Das Tau-Teilchen erklärt
Was haben sie gesehen?
Schwere Leptonen. Später Tau-Partikel genannt.
Diese sind nicht stabil. Sie sitzen nicht herum. Sie zerfallen fast augenblicklich. Die Zerfallsprodukte sind Neutrinos und entweder ein Elektron oder ein Myon.
Perl fand auch das Antitau. Es zerfällt in Neutrinos und entweder ein Positron oder ein Antimyon.
Warum ist das wichtig?
Weil es die Existenz einer dritten Generation fundamentaler Teilchen bewies. Zuvor dachten Physiker, dass zwei Generationen ausreichten. Die Daten passten nicht zur Theorie. Das Standardmodell war unvollständig.
Das Tau zwang das Modell zur Erweiterung. Es wurde wesentlich. Ohne die dritte Generation fällt die Mathematik der Teilchenphysik zusammen
