Atomare Paritätsverletzung: Das siebte Jahrzehnt einer gebrochenen Symmetrie

Bis Mitte der 1950er Jahre glaubten Physiker fest an die rechts-links-Symmetrie der Natur. Dieser perfekte "Spiegel" wurde durch die experimentelle Beobachtung einer starken Asymmetrie bei einer bestimmten Art des radioaktiven Kernzerfalls, der sogenannten Betazerfall, zerstört. Dieses Phänomen der "Paritätsverletzung" führte Ya. B. Zel'dovich dazu, 1959 zu überlegen, ob die Paritätsverletzung auch zu möglichen Erscheinungsformen jenseits der Kernphysik führen könnte, insbesondere bei Atomen. Realistische experimentelle Ansätze wurden jedoch erst später vorgeschlagen und die ersten Beobachtungen dieser Effekte wurden erst in den 1970er Jahren gemacht. Heute ist die atomare Paritätsverletzung ein Teilgebiet der Präzisionsmessungen, während die Beobachtung der Paritätsverletzung in Molekülen weiterhin eine ungelöste Herausforderung darstellt. Wir werden besprechen, was die heutigen atomaren und molekularen Experimente motiviert, und einige der laufenden und geplanten Experimente erwähnen, wobei wir den Zusammenhang mit den "großen Fragen" der modernen Physik hervorheben, wie zum Beispiel das Verständnis der flüchtigen Natur der meisten Materie im Universum, der sogenannten "dunklen Materie".

Dmitry Budker studierte an der Novosibirsk State University, USSR, Physik und schloss sein Diplom mit Auszeichnung ab. 1993 wechselte er an die University of California, USA, wo er promovierte. Nach einer zweijährigen Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter wurde er Mitglied in der Nuclear Science Division des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), USA. 1995 begann er als Juniorprofessor für Physik an der University of California, 2001 dann wurde er Außerordentlicher Professor und 2005 schließlich Professor an derselben Universität. Seit 2014 ist er Universitätsprofessor für Experimentelle Atomphysik an der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz. Die Professur wurde am Helmholtz-Institut Mainz (HIM), einer Kooperation der Johannes Gutenberg-Universität Mainz mit dem Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung GSI in Darmstadt, eingerichtet. Dmitry Budker erforscht mit seiner Arbeitsgruppe fundamentale Wechselwirkungen und Symmetrien, für deren experimentellen Nachweis Methoden der Atom-, Molekül- und optischen Physik zum Einsatz kommen. Zudem entwickelt die Gruppe um Dmitry Budker rein optische Sensoren, die auf Atomdampfzellen und Farbzentren in Diamant basieren, und beschäftigt sich mit Kernspinresonanz im Null- und ultrageringen Feld.