Wenn Sie das Kinderzimmer von Carlos Argüelles-Delgado gesehen haben – das Whiteboard zum Lösen von Problemen, die Mathe-Lehrbücher, um die sie als Geburtstagsgeschenke gebeten haben –, wären Sie wahrscheinlich nicht überrascht, dass dieses Kind aufwachsen würde, um die Grenzen der modernen Physik zu erweitern.
Seit Jahren wissen Physiker, dass die erfolgreichste Theorie zur Beschreibung dessen, woraus das Universum besteht, das so genannte Standardmodell, gebrochen ist. Indem Argüelles an einem der größten Risse im Gerüst – Neutrinos – herumstochert, will er herausfinden, was als nächstes für das Feld kommt.
Neutrinos sind sogar für subatomare Teilchen rätselhaft. Sie sind schwer zu untersuchen, weil sie kaum mit Materie interagieren, und was Wissenschaftler über sie wissen, ist verblüffend – wie die Tatsache, dass Neutrinos Masse haben, obwohl das Standardmodell vorhersagt, dass sie es nicht sollten. „Deshalb mag ich Neutrinos“, sagt Argüelles. „Sie benehmen sich schlecht.“
Viele Wissenschaftler glauben, dass dieses verwirrende Verhalten ein Zeichen dafür ist, dass Neutrinos von unentdeckten Teilchen beeinflusst werden. In diesem Fall könnte die Entmystifizierung von Neutrinos ein neues Fenster zum Universum öffnen. Die Frage ist: Wer sind diese versteckten Partner und wie können Wissenschaftler sie finden?
Herausragende Forschung
Bei der Suche nach Antworten stützt sich Argüelles oft auf Daten des IceCube Neutrino-Observatoriums in der Antarktis. Die Tausenden von vergrabenen Detektoren von IceCube erkennen Neutrinos anhand der schwachen Lichtblitze, die sie hinterlassen, nachdem sie mit Eis interagiert haben.
Für ihre Doktorarbeit durchkämmte Argüelles diese Signale, um nach „sterilen“ Neutrinos zu suchen. Wenn diese Art von Neutrinos existiert, würden sie noch weniger mit Materie interagieren als normale Neutrinos. Sterile Neutrinos könnten mehrere beunruhigende Probleme mit dem Standardmodell erklären, etwa warum Neutrinos Masse haben und warum Antimaterie seltener als Materie ist. Sterile Neutrinos sind auch ein Kandidat für dunkle Materie, die nicht identifizierte Substanz, die im Universum die normale Materie überwiegt.
Die Suche führte zu einem riesigen Projekt, aber Argüelles beendete es in etwa der Hälfte der für US-amerikanische Doktoranden in den Naturwissenschaften typischen Zeit. Und obwohl sie keine Anzeichen für das potenzielle Teilchen fanden, schloss Argüelles einige Ideen aus, wie es sein könnte.
„Es war eine erstaunliche Leistung“, sagt Neutrinophysiker Francis Halzen, der Argüelles’ Ph.D. arbeitet an der University of Wisconsin–Madison und ist der leitende Wissenschaftler von IceCube. “Es war ein Kunstwerk.”
Argüelles sucht auch nach anderen möglichen versteckten Teilchen, wie WIMPs, einem hypothetischen Teilchen, das eine Form dunkler Materie sein könnte. Und Argüelles scheut sich nicht davor, Forschung weiter von ihrem Spezialgebiet zu betreiben. Obwohl er beispielsweise kein Experte für Quantencomputer ist, war Argüelles der erste, der einen Quantencomputer verwendete, um zu simulieren, wie Neutrinos von einem Typ zum anderen wechseln können. Das könnte Wissenschaftlern eines Tages dabei helfen, neutrinoreiche Ereignisse wie Supernova-Explosionen besser zu verstehen.
„Ich hasse es einfach, wenn Leute mir sagen, dass ich etwas nicht kann“, sagt Argüelles.
Halzen beschreibt Argüelles als furchtlos, die Art von Wissenschaftler, die sich nie scheut, Fragen zu stellen. „Ich glaube nicht, dass sie jemals Rücksicht auf ihren Ruf nehmen“, sagt er.
Hintergrundgeschichte
Die Einstellung von Argüelles gegenüber der Forschung ist zum Teil durch vergangene Kämpfe zur Überwindung von Not und Diskriminierung geprägt.
„Es gibt Schlimmeres im Leben, als ein Problem nicht lösen zu können“, sagen sie.
In Peru aufzuwachsen bedeutete, ein Leben auf wechselndem Boden aufzubauen. Die Wirtschaft war instabil und manchmal hatte die Familie von Argüelles Mühe, über die Runden zu kommen.
Obwohl die Eltern von Argüelles unterstützend waren und Wissen als sichere Investition betrachteten, lehnten sie Argüelles Wunsch, Physik zu studieren, zunächst ab. Argüelles, die sich eine Träne aus dem Auge wischt, erinnert sich an die Worte ihres Vaters: „Du wirst einfach an Hunger sterben.“ Bald nahmen die Eltern von Argüelles die Berufswahl an.
Argüelles sagt, dass Peru in ihrer Kindheit auch ein „extrem negatives Umfeld“ für LGBTQ+-Personen war. „Ich bin ein schwuler Mann“, sagen sie, „und es war sehr, sehr, sehr schwierig.“
Gleichgeschlechtliche Ehen werden in Peru nicht anerkannt. Hassverbrechen und Diskriminierung aufgrund der sexuellen Orientierung wurden erst 2017 durch ein Präsidialdekret verboten, das der Kongress des Landes versuchte, aber nicht kippen konnte.
Als Argüelles 2012 Peru verließ, um zu promovieren, stellten sie fest, dass ein Physikstudium in den Vereinigten Staaten nicht ohne Hindernisse war. Fast niemand hoch oben im Feld sah aus wie sie. Sie kämpften unter der Last der Erwartungen und hatten das Gefühl, dass sie als schwach gebrandmarkt würden, wenn sie ihre Ängste äußerten. Aber mit der Hilfe von Mentoren hielt Argüelles durch.
Als Assistenzprofessorin in Harvard sieht Argüelles ihre Studenten – insbesondere Frauen und Hispanics – vor denselben Herausforderungen stehen. Argüelles unterstützt sie leidenschaftlich gerne.
„Es geht darum, nicht aufzugeben, richtig?“ sagt Argüelles. „Einige dieser Dinge mache ich immer noch selbst durch. Aber ich werde es überleben.“
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