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Elementarteilchenphysik: Quarks in ungesehener Eintracht

Proton
Quarks gelten bislang als mäßig gesellige Elementarteilchen: Sie gruppieren sich lediglich zu Paaren oder Dreierbünden. Dementsprechend existieren nur zwei Sorten von Teilchen, die aus Quarks zusammengesetzt sind: Baryonen, zu denen Protonen und Neutronen gehören, und Mesonen, die aus einem Quark und einem Anti-Quark bestehen. Zwar erlaubt das so genannte Standardmodell der Elementarteilchenphysik Hadronen, die aus mehr als drei Quarks bestehen – beobachtet wurden solche aber bislang nicht. Nun aber vermuten Physiker, dass sie erstmals ein Teilchen entdeckt haben, das gleich aus sechs Quarks besteht.

Der WASA-Detektor | Mit dem schwedischen WASA-Detektor wurde das vermeintliche Teilchen aus sechs Quarks entdeckt.
Beobachtet wurde es am Teilchenbeschleuniger COSY (COoler SYnchrotron) des Forschungszentrums Jülich durch ein Forscherkonsortium mit 120 Beteiligten, die Protonen und Neutronen kollidieren lassen. Die zusammenprallenden Elementarteilchen verschmelzen dabei zu Deuterium; zusätzlich entstehen so genannte Pi-Mesonen (Pionen). Mit Hilfe eines Spezialdetektors (WASA-Detektor) nahmen sie nun die Teilchenreaktionen mit bislang unerreichter Präzision unter die Lupe. Sie konnten so einen extrem schnell vergänglichen Zwischenzustand untersuchen, dessen exakt vermessene Eigenschaften sich nicht allein mit herkömmlichen Teilchen erklären lassen. Daher gehen sie von der Entdeckung eines so genannten "Multiquark-Hadrons" aus sechs Quarks aus.

Allerdings muss es sich bei der Entdeckung nicht unbedingt um ein kompaktes Teilchen aus sechs Quarks handeln. Es könnte auch ein winziges "hadronisches Molekül" aus Quarks sein, das wie ein Molekül aufgebaut sein könnte – allerdings in viel geringerer Größe und mit Quarks statt Atomen als Bausteinen. (cm)

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  • Quellen
Physical Review Letters 10.1103/PhysRevLett.106.242302, 2011

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