Exotisches Teilchen: Cern-Forscher stossen auf Pentaquark
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Exotisches TeilchenCern-Forscher stossen auf Pentaquark

Physiker am Kernforschungszentrum Cern haben die Existenz des sogenannten Pentaquark-Teilchens nachgewiesen. Rund 50 Jahre hatte man danach gesucht.

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Das neu entdeckte Pentaquark-Teilchen besteht aus fünf Quarks. Die Grafik zeigt, wie diese zusammengepackt sein könnten.

Das neu entdeckte Pentaquark-Teilchen besteht aus fünf Quarks. Die Grafik zeigt, wie diese zusammengepackt sein könnten.

CERN/LHCb Collaboration
Entdeckt wurde es mit dem LHCb-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) am Cern.

Entdeckt wurde es mit dem LHCb-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) am Cern.

Keystone/Christian Beutler

Mithilfe des LHCb-Experiments am Large Hadron Collider (LHC) haben Forscher des Kernforschungszentrums Cern sogenannte Pentaquark-Teilchen nachgewiesen. Diese waren erstmals 1964 vom US-Physiker Murray Gell-Mann beschrieben worden, konnten aber bis jetzt nicht zuverlässig bewiesen werden, wie das Cern mitteilt.

Es besteht aus vier Quarks und einem Antiquark. Diese haben nichts mit Milchprodukten zu tun, sondern sind die Bestandteile von Baryonen, zu denen auch die Wasserstoffkerne, die Protonen sowie die Neutronen gehören.

Neue Möglichkeiten

Das Pentaquark ist laut LHC-Sprecher Guy Wilkinson nicht einfach irgendein Teilchen: «Es stellt eine Möglichkeit dar, Quarks – also die fundamentalen Bestandteile von Protonen und Neutronen – in einem Muster zu vereinigen, das trotz 50-jähriger experimenteller Suche noch nie beobachtet wurde.» Protonen und Neutronen sind positiv und neutral geladene Bestandteile der meisten Atome.

Das Verständnis der Struktur von Materie wurde revolutioniert, als der US-Physiker Murray Gell-Mann 1964 die Teilchenkategorie der Baryonen vorschlug. Diese bestünden aus drei geladenen Objekten namens Quarks. Eine andere Kategorie, die Mesonen, bestehe aus Quark-Antiquark-Paaren.

Grosse Pläne

Dieses Modell lässt auch Raum für weitere sogenannte «exotische» Quark-Zusammensetzungen wie das Pentaquark. In den riesigen und präzisen Datenmengen des LHC konnten die Cern-Forscher nun Signale orten, die sich ihnen zufolge nur als Pentaquark-Zustände erklären lassen. Sie veröffentlichen die Resultate demnächst in der Fachzeitschrift «Physical Review Letters».

Als Nächstes wollen die Forscher aufklären, wie die Quarks in den Pentaquarks aneinander gebunden sind – ob stark gebunden oder lose in einer Art Molekülverband. Dazu werden die Forscher die Daten des unlängst begonnenen zweiten Durchlaufs des LHC nutzen, bei dem Teilchen mit der bisher noch nie in einem Beschleuniger erreichten Energie von 13 Teraelektronenvolt aufeinanderprallen. (fee/sda)

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