Wissenschaft: LHC hat drei neue exotische Teilchen entdeckt

Der sogenannte Teilchenzoo der Physik ist noch größer geworden. Die Wissenschaft hofft auf Bestätigung der Modelle zu deren internen Aufbau.

Artikel veröffentlicht am 5. Juli 2022, 17:47 Uhr, Frank Wunderlich-Pfeiffer

So kann man sich das neue Pentaquark vorstellen, ob es wirklich so aufgebaut ist, ist noch unklar. (Bild: CERN)

Bei der Datenauswertung der letzten Messung des LHC vor dem Update, das aktuell in Betrieb geht, konnten die Forscher drei neue exotische Teilchen identifizieren. Es sind ein Pentaquark und zwei neue Tetraquarks. Zusammen mit den drei Teilchen hat der LHC nun insgesamt 66 exotische Teilchen gefunden, deren genauer Aufbau noch immer ungeklärt ist, aber durch Daten über weitere exotische Teilchen analysiert und erklärt werden soll.

Pentaquarks sind Teilchen, die aus fünf Quarks bestehen. Sie entstehen in den Zerfallsketten von massereichen Partikeln, die bei den hochenergetischen Kollisionen im LHC entstehen. Durch die hohen Energiedichten können entsprechend Einsteins berühmter Gleichung E=mc² im Vakuum neue Teilchen entstehen, solange gleichzeitig das Teilchen und das ihm zugehörige Antimaterieteilchen entsteht.

Es handelt sich dabei nicht um neue Physik, denn die Existenz solcher Teilchen wurde bereits in den 1950er Jahren vorhergesagt. Neu ist die Möglichkeit, die Teilchen zu beobachten, praktische Messungen durchzuführen, sie mit den theoretischen Modellen abzugleichen und die darin unbekannten Variablen zu bestimmen.

Teilchen entstanden bei Zerfall von B-Mesonen

Das Pentaquark entstand in der Zerfallskette eines negativ geladenen B-Mesons. Außerdem gelang es, ein doppelt geladenes Tetraquark zu entdecken und ein ähnlich aufgebautes zweites Teilchen, das elektrisch neutral ist. Einige Details der entdeckten Teilchen wurden bereits in einem Cern-Seminar gezeigt, wissenschaftliche Publikationen sind noch in Vorbereitung.

In Zukunft soll es noch mehr solcher Entdeckungen geben. Die neuen Instrumente im aktuellen Upgrade des LHC sollen 14-mal so viele Kollisionen von Hadronen beobachten können als bisher. Die Daten aus den Teilchenkollisionen sollen außerdem deutlich präziser sein und mehr Zerfallsmuster beobachten können. Bislang wird nur vermutet, dass Hadronen wie Tetraquarks ähnlich wie Moleküle aus zwei unabhängigen, aber miteinander verbundenen Teilchen bestehen. Die Hoffnung ist, das bestätigen zu können.