Sind Neutronen innen neutral?

Ein elektrisches Dipolmoment wüßte sich gut zu verstecken

Von Rainer Scharf

Nach außen hin sind Neutronen elektrisch ungeladene Teilchen. Da das Neutron aber sowohl positiv als auch negativ geladene Quarks enthält, wäre es denkbar, daß in seinem Innern gleich große positive und negative Ladungen existieren, die räumlich voneinander getrennt sind. Das kugelförmige Neutron wäre dann ein elektrischer Dipol mit zwei entgegengesetzt geladenen Polen. Am Institut Laue-Langevin (ILL) in Grenoble hat nun eine englisch-französische Forschergruppe die Stärke des elektrischen Dipolmoments von Neutronen, das den Abstand dieser beiden Pole voneinander spiegelt, mit bisher unerreichter Präzision gemessen. Einen Hinweis darauf, daß es sich bei den Teilchen um Dipole handelt, fand sie dabei nicht.

Bei ihren Experimenten haben die Forscher um Peter Geltenbort das Verhalten von extrem langsamen Neutronen in magnetischen und elektrischen Feldern untersucht. Weil Neutronen über einen Spin und damit über ein magnetisches Moment verfügen, unterliegen sie zwar auch der elektromagnetischen Wechselwirkung. Die Wissenschaftler konnten aber keine Indizien finden, die auf ein nennenswertes elektrisches Dipolmoment hindeuteten, wie sie in einer der kommenden Ausgaben der Zeitschrift "Physical Review Letters" berichten. Wenn man die nicht zu vermeidende Ungenauigkeit der Daten berücksichtigt, bleibt nach den Messungen von Geltenbort und seinen Kollegen zwischen
den eventuellen elektrischen Polen im Neutron ein Abstand von maximal 3 × 10-26 Zentimetern, einem Zehnbillionstel des Neutronendurchmessers. Zum Vergleich: Wäre das Neutron eine Kugel von der Größe der Erde, dann entspräche sein Dipolmoment einer Oberflächenunebenheit von der Größe eines Bakteriums.

Die Erkenntnisse der Forscher haben auch eine kosmologische Bedeutung. Den gängigen Modellen zufolge ist das elektrische Dipolmoment des Neutrons nämlich ein Maß dafür, wie stark sich Materie und Antimaterie in ihren physikalischen Eigenschaften voneinander unterscheiden. Das neue Ergebnis setzt der Erklärung des Unterschieds zwischen Materie und Antimaterie - und damit des Materieüberschusses im Universum - mit dem Dipolmoment des Neutrons enge Grenzen.

Text: F.A.Z., 02.03.2006, Nr. 52 / Seite 34