Neues Teilchen?

Forscher entdecken bislang unbekannte Materieform

Mithilfe von Teilchenbeschleunigern haben Wissenschaftler-Teams in Japan und China mehr oder weniger zeitgleich ein bis dato unbekanntes subatomares Elementarteilchen nachweisen können. "Z(3900)", das den Namen seiner Masse von 3.900 Megaelektronenvolt verdankt, ist viermal so schwer wie ein Proton und laut Angaben der Forscher äußerst kurzlebig.

Wie die Forschergruppen im Fachjournal "Physical Review Letters" berichten, gingen ihnen die Z(3900) getauften Teilchen (das "Z" zeigt an, dass es eine Ladung trägt) bei Experimenten mit den Teilchenbeschleunigern KEKB (Bild) am KEK-Forschungszentrum für Hochenergiephysik im japanischen Tsukuba bzw. dem Beijing Spectrometer III in Peking ins Netz.

In den beiden Anlagen werden Elektronen und Positronen extrem beschleunigt und gezielt zur Kollision gebracht, wodurch sie zu Energie zerstrahlen und neue Teilchen entstehen. Die solcherart erzeugten Z(3900)-Teilchen sind etwa viermal so schwer wie ein Proton. Sie können laut Angaben der Forscher positiv oder negativ geladen sein und haben eine extrem kurze Lebensdauer. Sie zerfallen nach nur etwa zehn hoch minus 23 Sekunden (das ist ein Hundertstel einer Trilliardstel Sekunde) in langlebigere Partikel, die von den Detektoren registriert wurden.

Tetra-Quark oder Hadron-Molekül?
Das Ungewöhnliche an dem Teilchen sei, dass es aus vier sogenannten Quarks (das sind Elementarteilchen, aus denen beispielsweise die Atomkern-Bausteine Protonen und Neutronen bestehen, Anm.) - wahrscheinlich aus einem Up-Quark, einem Anti-Down-Quark, einem Charm-Quark und einem Anti-Charm-Quark - zusammengesetzt ist, berichten die Forscher. Bis dato waren den Physikern nur Partikel, die aus zwei oder drei Quarks bestehen, ins Netz gegangen.

Vorstellbar ist aber auch, dass es sich bei dem mysteriösen Teilchen um ein sogenanntes Hadron-Molekül handelt, das aus zwei Hadronen mit je zwei Quarks oder deren Antiteilchen zusammengesetzt ist. "Jeder Forscher hat da seine eigene Präferenz", sagt Sören Lange von der Universität im deutschen Gießen, der seit 15 Jahren an Experimenten am KEK-Forschungszentrum mitgearbeitet hat. Die bekanntesten Hadronen sind die Neutronen und Protonen, aus denen die Atomkerne aufgebaut sind.