Cern: Pentaquark beobachtet

Forscher des LHCb-Experiments am Europäischen Kernforschungszentrums Cern bei Genf haben am 14. Juli 2015 mitgeteilt, eine Elementarteilchenkonstellation bestehend auf fünf Quarks beobachtet zu haben.

22. Juli 2015

Das neu entdeckte Pentaquark-Teilchen besteht aus fünf Quarks. Die Illustration zeigt eine Möglichkeit, wie diese zusammengepackt sein könnten.

Quelle: Cern / LHCb Collaboration

Unser Verständnis über den Aufbau von Materie wurde 1964 revolutioniert, als die Physiker Murray Gell-Mann und George Zweig unabhängig voneinander die These aufstellten, dass einige der damals als nicht weiter teilbar angesehenen Teilchen, aus noch kleineren Teilchen – den Quarks – bestehen. Gemäss dem von Gell-Mann aufgestellten Modell, gibt es Teilchen, die aus Quark-Antiquark-Paaren bestehen (beispielsweise Mesonen), und solche, die aus drei Quarks zusammengesetzt sind (wie Protonen und Neutronen). Gell-Mann erhielt 1969 für seine Arbeit den Physik-Nobelpreis. Das Quarkmodell lässt noch weitere Quarkzustände zu, wie beispielsweise das Pentaquark, bestehend auf vier Quarks und einem Antiquark.

Bisherige Experimente haben laut Cern bei der Suche nach Pentaquarks keine eindeutigen Ergebnisse geliefert. Man habe nur nach Silhouetten im Dunkeln gesucht, so das Cern.

Suche am Cern

Mit dem LHCb-Experiment sei es nun möglich, sich bei angestelltem Licht und aus verschiedenen Blickpositionen auf die Suche nach Pentaquarks zu machen. Die Forscher am LHCb haben auf ihrer Suche Baryonen Λ_b (Lambda b) unter die Lupe genommen, die in ein J/ψ (J-psi), ein Proton und ein geladenes Kaon zerfallen. Bei der Untersuchung des Massenspektrums des J/ψ und des Protons stellten die Wissenschafter fest, dass sich manchmal Übergangszustände bildeten, die als P_c (4450)⁺ und Pc (4380)⁺ bezeichnet werden. LHCb-Physiker Tomasz Skwarnicki erklärte: «Mit Hilfe der grossen, beim Large Hadron Collider (LHC) gewonnen Datenmenge und der Präzision unseres Detektors haben wir alle Erklärungsmöglichkeiten für die erhaltenen Signale in Betracht gezogen und sind zum Schluss gekommen, dass die Übergangszustände nur mit Pentaquarks erklärt werden können.» Die Forscher der LHCb-Kollaboration haben einen Artikel zu den Ergebnissen bei der Zeitschrift Physical Review Letters eingereicht.

Als nächstes wollen die Forscher nun herausfinden, wie die Quarks in einem Pentaquark zusammengehalten werden. Die Wissenschafter hoffen, mit Hilfe der Pentaquarks den Aufbau von Materie noch besser zu verstehen.