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Wieder einmal können CERN-Forscher eine neue Entdeckung verkünden: Sie haben mit dem LHC erstmals fünfteilige sogenannte Pentaquarks nachgewiesen. Diese stellen eine neue Form von Materie dar.
Das mit dem LHCb-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) am CERN entdeckte Pentaquark-Teilchen besteht aus vier Quarks und einem Antiquark. Diese haben nichts mit Milchprodukten zu tun, sondern sind die Bestandteile von Baryonen, zu denen auch die Wasserstoffkerne, die Protonen, sowie die Neutronen gehören.
Die Existenz des Pentaquarks wurde erstmals in den 1960er Jahren vorhergesagt. Einige Forschungsgruppen berichteten seither über seine Entdeckung, doch die Resultate seien nicht beweiskräftig, wie das Teilchenforschungsinstitut CERN bei Genf am Dienstag in einer Mitteilung schrieb.
Neues Muster von Quarks
«Das Pentaquark ist nicht irgendein neues Teilchen», liess sich LHCb-Sprecher Guy Wilkinson zitieren. «Es stellt eine Möglichkeit dar, Quarks in einem Muster zu vereinigen, die trotz 50-jähriger experimenteller Suche noch nie beobachtet wurde.»
Das Verständnis der Struktur von Materie wurde revolutioniert, als der US-Physiker Murray Gell-Mann 1964 die Teilchenkategorie der Baryonen vorschlug. Dieses bestünden aus drei geladenen Objekten namens Quarks. Eine andere Kategorie, die Mesonen, bestehe aus Quark-Antiquark-Paaren.
Dieses Modell lässt auch Raum für weitere sogenannt «exotische» Quark-Zusammensetzungen wie das Pentaquark. In den riesigen und präzisen Datenmengen des LHC konnten die CERN-Forscher nun Signale orten, die sich ihnen zufolge nur als Pentaquark-Zustände erklären lassen. Sie veröffentlichen die Resultate demnächst in der Fachzeitschrift «Physical Review Letters».
Als nächstes wollen die Forscher aufklären, wie die Quarks in den Pentaquarks aneinander gebunden sind - ob stark gebunden oder lose in einer Art Molekülverband. Dazu werden die Forscher die Daten des unlängst begonnenen zweiten Durchlaufs des LHC nutzen, bei dem Teilchen mit der bisher noch nie in einem Beschleuniger erreichten Energie von 13 Teraelektronenvolt aufeinander prallen. (sda)