Sa, 21. Juli 2018

Besteht aus 3 Quarks

30.04.2012 11:42

Schweizer Forscher entdecken am CERN neues Teilchen

Physiker der Universität Zürich haben bei Experimenten am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (kurz: LHC) des CERN ein bisher unbekanntes Teilchen aus drei Quarks – ein sogenanntes Baryon - entdeckt. Es handelt sich dabei um einen neuen angeregten Zustand eines erst kürzlich entdeckten sogenannten Xi-b-Baryons, der die Bezeichnung Xi_b^* erhielt.

Das neue Teilchen, ein Baryon mit einem leichten und zwei schweren Quarks, kann nicht direkt nachgewiesen werden, da es zu instabil ist, um von Detektoren erfasst zu werden. Es zerfällt jedoch in einer bekannten Kaskade von Zerfallsprodukten, deren Spuren die Forscher in den Messdaten identifizieren konnten. Sie rekonstruierten daraus eine Reihe, an deren Ausgangspunkt ein Xi_b^*-Zerfall stand. Das neue Teilchen besteht aus einem up-, einem strange- und einem bottom-Quark (kurz: usb), ist elektrisch neutral und hat eine Masse, die mit der eines Lithium-Atoms vergleichbar ist.

Zufallsmessung ist auszuschließen
Die Berechnungen beruhen auf Daten von Protonenkollisionen mit einer Energie von sieben Tera-Elektronenvolt (TeV), die zwischen April und November 2011 von einem speziellen Detektor gesammelt wurden. Insgesamt 21 Zerfälle eines Xi_b^*-Baryons konnten entdeckt werden - und das sei laut Angaben der Forscher statistisch genügend signifikant, um eine Zufallsmessung auszuschließen.

Mit der neuen Entdeckung sind nun zwei der drei von der Theorie vorausgesagten Baryonen in der Zusammensetzung "usb" beobachtet worden. Die Theorie, wie Quarks sich binden, sei damit bestätigt, so die Wissenschaftler.

Baryonen bestehen aus drei Quarks
In der Teilchenphysik bezeichnet die Familie der Baryonen Partikel, die aus jeweils drei Quarks zusammengesetzt sind. Die Quarks selbst sind eine Gruppe von insgesamt sechs Teilchen, die sich durch ihre Masse und ihre Ladung unterscheiden. Die beiden leichtesten Quarks, das up- und das down-Quark, bilden unter anderem die beiden Atombausteine, das Proton und das Neutron.

Alle Baryonen, die aus den drei leichtesten Quarks (up-, down-, und strange-Quark) gebildet werden, sind bekannt. Von den Baryonen mit schweren Quarks konnten bisher erst wenige beobachtet werden, da sie nur in Teilchenbeschleunigern künstlich erzeugt werden können, schwer und sehr instabil sind.

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