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Hochenergiephysik: Neuer Exot im Teilchenzoo

In aller bisher bekannten Materie verbanden sich immer nur zwei oder drei der Quarks genannten Elementarteilchen. Kompliziertere Gebilde waren rein theoretische Kuriositäten – bis Physiker nun ein Teilchen aus vier Quarks fanden.
Aufbau von Hadronen aus Quarks and Antiquarks

Die gewöhnlichen Atome um uns herum bestehen aus Atomkernen und Elektronen. Die Elektronen gehören nach heutigem Verständnis bereits zu fundamentalen, nicht weiter teilbaren Bausteinen. Die Kerne setzen sich aus Protonen und Neutronen zusammen, in denen wiederum kleinere Teilchen aneinandergebunden sind – die "Quarks". Bei diesen konnten Forscher bisher keine weitere Struktur entdecken, Quarks gehören daher offenbar genau wie die Elektronen zu den kleinsten Bausteinen der Materie.

Teilchenphysiker kennen sechs verschiedene Sorten dieser Quarks mit den Namen up, down, strange, charm, bottom und top, abgekürzt mit den Buchstaben u, d, s, c, b und t. Wie auch das Elektron tragen Quarks eine elektrische Ladung, allerdings beträgt sie immer nur ein oder zwei Drittel der Elektronenladung. Bei Atomkern und Elektron sorgt die elektrische Anziehung dafür, dass sich Atome bilden können. Komplizierter ist es bei den Quarks: Der Grund dafür, dass sich mehrere von ihnen beispielsweise zu Neutronen und Protonen verbinden können, ist nämlich nicht die elektromagnetische Kraft zwischen den Quarks, sondern die "starke Kernkraft". Quarks tragen als Quelle dieser Kraft eine so genannte starke Ladung. Sie heißt auch Farbladung – und die Theorie, welche diese Wechselwirkung beschreibt, Quantenchromodynamik (QCD). ...

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  • Quelle

Aaij, R. et al. (LHCb Collaboration): Observation of the Resonant Character of the Z(4430) State. In: Physical Review Letters 112, 222002, 2014