Entdeckung am CERN

Physiker finden drei neue “exotische Teilchen”

Illustration: Ein "exotisches Teilchen" aus Charm- und Strange-Quarks

(Bild: Fermilab/ "Krone"-Grafik)

Bei Experimenten am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (kurz: LHC) des Kernforschungszentrums CERN nahe Zürich haben Physiker gleich drei verschiedene Teilchen entdeckt, die aus jeweils vier sogenannten Quarks bestehen. Die laut Angaben der Forscher "exotischen Teilchen" bestehen nicht aus Quarks, wie sie in normaler Materie vorkommen, sondern nur aus den schweren Strange- und Charm-Quarks.

Die drei neuen Tetraquarks - aufgrund ihrer Massen X(4274), X(4500) und X(4700) getauft - wurden bei Protonenkollisionen im Detektor des LHC entdeckt. "Obwohl sie alle die gleiche Quark-Zusammensetzung besitzen, hat jedes von ihnen eine einzigartige innere Struktur, Masse und Quantenzahl-Kombination", sagt Tomasz Skwarnicki von der Syracuse University, der die exotischen Teilchen mit seinem Kollegen Thomas Britton gefunden hat.

Der Large Hadron Collider (LHC) am Kernforschungszentrum CERN

(Bild: CERN)

Das Trio besteht aus jeweils zwei Charm-Quarks und zwei Strange-Quarks, den eher schwere Varianten der Elementarteilchen. "So etwas haben wir noch nie zuvor gesehen", sagt Skwarnicki. Es handle sich bei den Neulingen um die ersten Tetraquarks überhaupt, die ausschließlich aus schweren Quarks bestehen, so der Wissenschaftler.

Fundamentale Bausteine der Atomphysik
Quarks sind dem Standardmodell der Teilchenphysik zufolge die fundamentalen Bausteine, aus denen beispielsweise die Atomkern-Bausteine Proton und Neutron aufgebaut sind. Sie waren bereits kurz nach dem Urknall vorhanden und spielten eine wichtige Rolle bei der Entstehung unseres Universums. Üblicherweise verbinden sich die sechs Quarksorten (Up, Down, Charm, Strange, Top und Bottom) dabei zu Dreierkombinationen, wie bei den Atombausteinen Proton und Neutron, oder - wie bei den Mesonen - zu instabilen Zweierkombinationen. Es wurde aber auch schon ein Teilchen aus vier oder fünf verschiedenen Quarks nachgewiesen.