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Lexikon der Astronomie: Tetraquark

Über die Entdeckung von Tetraquarks wurde kurze Zeit nach dem Nachweis von Pentaquarks im Jahr 2003 gemutmaßt. Beides sind Teilchen, die aus mehr als drei Quarks (Baryonen) bestehen: das Tetraquark aus vier und das Pentaquark aus fünf Quarks.

Mehr-Quark-Systeme

Der experimentelle Nachweis von Mehr-Quark-Systemen war eine kleine Sensation in der Teilchenphysik, weil man bislang nur Mesonen (Zwei-Quark-Systeme) und Baryonen (Drei-Quark-Systeme) kannte. Das Standardmodell der Teilchenphysik verbietet solche Mehr-Quark-Systeme nicht. Es wurde sogar schon vor zwei Jahrzehnten darüber spekuliert und beispielsweise 1997 in theoretisch enger gefasste Form gebracht (Diakonov, Petrov & Polyakov, hep-ph/9703373), welche Eigenschaften (Quantenzahlen) bestimmte Mehr-Quark-Systeme haben sollten.

das erste Tetraquark?

Die erste baryonische Resonanz wurde Mitte 2003 von der BABAR-Kollaboration entdeckt (Aubert et al., hep-ex/0304021). Sie trägt die Bezeichnung Ds(2317) und ist assoziiert mit einem Teilchen der Masse von 2.32 GeV. Diese Beobachtung folgt aus hochenergetischen Stößen von Elektronen mit ihren Antiteilchen, den Positronen (Paarannihilation). Bis heute ist es nicht klar, ob es sich bei Ds(2317) um ein Meson handelt, das aus einem c-Quark und einem anti-s-Quark besteht oder ob man tatsächlich das erste Tetraquark entdeckt hat.

noch ein Tetraquark?

Die Belle-Kollaboration um Choi et al. konnte nur wenige Monate nach der Entdeckung des Pentaquarks Theta+ und des mutmaßlichen Tetraquarks Ds(2317) die baryonische Resonanz X(3872) nachweisen (hep-ex/0309032). Auch hier gibt es ähnliche Spekulationen wie bei Ds(2317), ob es sich um ein Meson handelt, das aus einem c-Quark und einem anti-c-Quark (Charmonium, wie z.B. J/Psi) zusammengesetzt ist oder ob es auch ein Tetraquark ist. Ein neues Papier legt die Eigenschaften von X(3872) dar (Choi et al. 2004, hep-ex/0405014). Das 'X' in der Bezeichnung der Resonanz trägt der Unkenntnis über die Natur des Teilchens Rechnung. In jedem Fall eröffnen die Mehr-Quark-Systeme ein spannendes, neues Teilgebiet der Teilchenphysik.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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