Quarks sind nach heutigem Verständnis Elementarteilchen, aus denen sich größere Partikel zusammensetzen. Je drei von ihnen bilden beispielsweise ein Proton oder Neutron. Experimente haben nun bestätigt, dass es sogar Pentaquarks gibt, also Konglomerate aus fünf Quarks. Das berichtet ein internationales Team aus Wissenschaftlern, die am Teilchenbeschleuniger LHC forschen. Demnach ergab eine Auswertung älterer Messreihen jetzt sehr deutliche Hinweise auf die Quark-Quintette.

Physiker spekulieren bereits seit Jahrzehnten über die Existenz von Pentaquarks. Zwischenzeitlich sah es schon einmal so aus, als sei deren Nachweis gelungen, was sich jedoch als Irrtum herausstellte. Die neuen Belege lassen allerdings kaum einen Zweifel zu: Sie haben eine Signifikanz von 9 Sigma, womit so gut wie ausgeschlossen ist, dass sie auf Zufallsschwankungen oder Messfehlern beruhen.

Insgesamt zweimal gingen den Wissenschaftlern kurzlebige Pentaquarks in die Detektorfalle. Deren Massen bezifferten die Forscher auf 4,38 und 4,45 Gigaelektronvolt, das ist rund 4,7-mal so schwer wie ein Proton. Die Spuren der Quark-Quintette ließen sich in Messreihen nachweisen, die zwischen 2009 und 2012 aufgenommen worden waren, um Zerfallsprodukte so genannter Lambda-b-Baryonen zu registrieren.

Laut den Daten bestanden die Pentaquarks je aus zwei Up-Quarks, einem Down-Quark und einem Charmonium, welches sich aus Charm-Quark und -Antiquark zusammensetzt. Dass beide Konglomerate sich in der Masse leicht unterschieden, geht vermutlich auf ihre unterschiedlichen Resonanzzustände zurück. Den Physikern zufolge repräsentieren die Pentaquarks ein noch nie beobachtetes Quark-Arrangement. Vor allem die Quantenchromodynamik, die gängige Theorie der starken Wechselwirkung, könnte von der Erforschung solcher exotischen Zusammenballungen profitieren. In den kommenden Jahren halten die Wissenschaftler den Nachweis zahlreicher weiterer Pentaquarkvarianten für möglich.