„Xi cc++“: Neues Teilchen entdeckt

Die Existenz eines neuen Teilchens ist lange theoretisch vorhergesagt worden, nun ist Forschern am CERN der Nachweis geglückt: „Xi cc++“ ist ein besonders schweres Baryon und besteht aus zwei schweren Quarks und einem leichten.

Baryonen machen fast die gesamte Materie um uns herum aus. Die bekanntesten Vertreter dieser Teilchenfamilie sind Protonen und Neutronen, Bestandteile des Atomkerns. Alle Baryonen bestehen aus drei Elementarteilchen, Quarks. Von den Quarks gibt es sechs Typen, die in unterschiedlichen Kombinationen zu Baryonen zusammengesetzt sein können. Allerdings wurde bisher kein Baryon nachgewiesen, das mehr als ein schweres Quark enthielt.

Wie bei einem Doppelstern

Doch das ist nun geglückt: Bei der „EPS Conference on High Energy Physics“ in Venedig stellten die CERN-Forscher am Donnerstag ihren Nachweis des „Xi cc++“-Teilchens vor, das aus zwei schweren Charm-Quarks und einem Up-Quark besteht. Die Charm-Quarks machen seine Masse (3621 Megaelektronenvolt) fast viermal größer als die eines Protons, schrieb das CERN in einer Aussendung.

Künstlerische Illustration von Xi cc++"
CERN
Künstlerische Illustration von „Xi cc++“

„Anders als bei anderen Baryonen, in denen die drei Quarks einen raffinierten Tanz umeinander ausführen, erwarten wir von einem doppelt schweren Baryon eher das Verhalten eines Planetensystems“, sagte Guy Wilkinson vom CERN. In diesem Fall spielten die beiden schweren Quarks die Rolle eines Doppelsterns und drehten sich umeinander, während das leichtere Quark um dieses Doppelsystem kreise.

Weitere Baryonen im Visier

Der Nachweis von „Xi cc++“ gelang, indem die Forscher seine charakteristischen Zerfallsprodukte im LHCb-Detektor des Large Hadron Collider (LHC), des Teilchenbeschleunigers des CERN, identifizierten.

„Das Teilchen hat nur 0,0000000000005 Sekunden existiert und es hat sich dabei etwa um ein 50- bis 100-Millionstel eines Meters bewegt“, sagte der LHCb-Sprecher Giovanni Passaleva. Genug für die Physiker, um seine Existenz nachzuweisen. Sie konnten die Bestandteile, in die das Teilchen zerfallen war, aufspüren und so eindeutige Rückschlüsse ziehen.

Weitere Messungen an „Xi cc++“ sollen das Verhalten der zuvor nie beobachteten Quark-Kombination klären helfen. Dadurch hoffen die Forscher, die Vorhersagekraft ihrer Theorien zu verbessern, insbesondere die über starke Wechselwirkungen, eine der vier Fundamentalkräfte der Physik, wie Passaleva erklärte. Zudem hoffen die CERN-Physikerinnen und -Physiker, nun auch weitere Baryonen mit zwei schweren Quarks aufspüren zu können.

Knapp fünf Jahre nach dem Higgs-Teilchen

Die Bekanntgabe des neuen Teilchens kommt fast genau fünf Jahre, nachdem das CERN den Nachweis des Higgs-Bosons verkündet hatte: Am 4. Juli 2012 präsentierten die Forscher den experimentellen Beleg für das auch als „Gottesteilchen“ bezeichnete Higgs-Boson. 2013 erhielten Peter Higgs und Francois Englert den Nobelpreis für die Vorhersage des Teilchens. Weil die naturwissenschaftlichen Nobelpreise nur an Personen und nicht an Organisationen vergeben werden, ging das CERN leer aus. Mit dem Higgs-Mechanismus wird im Standardmodell der Elementarteilchenphysik erklärt, wie die Teilchen - also die Grundbausteine der Materie - ihre Masse erhalten.

science.ORF.at/sda/dpa

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