Baryon "Xi cc++"

CERN-Forscher entdeckten ein neues Teilchen

Künstlerische Darstellung: Das neu entdeckte Teilchen "Xi cc++"

(Bild: CERN)

Am Kernforschungszentrum CERN nahe Genf ist Wissenschaftlern der Nachweis eines neuen Teilchens geglückt. Dessen Existenz war theoretisch vorhergesagt worden, die Forscher hatten ein solches Teilchen aus zwei schweren Quarks und einem leichten Quark aber jahrelang vergeblich gesucht. Bei dem neu beobachteten Teilchen mit der Bezeichnung "Xi cc++" handelt es sich um ein besonders schweres Baryon, teilte das CERN mit.

Baryonen machen fast die gesamte Materie um uns herum aus. Die bekanntesten Vertreter dieser Teilchenfamilie sind Protonen und Neutronen, die Bestandteile des Atomkerns. Alle Baryonen bestehen aus drei Elementarteilchen, Quarks genannt. Von letzteren 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.

Fast vierfache Masse eines Protons
Nun ist das jedoch geglückt: Bei der EPS Conference on High Energy Physics in Venedig stellten die CERN-Forscher des LHCb-Experiments 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 fast vier Mal größer als die eines Protons, so die Wissenschaftler.

"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", erklärte Guy Wilkinson, früherer Sprecher des LHCb-Konsortiums. In diesem Fall spielten die beiden schweren Quarks die Rolle eines Doppelsterns und drehten sich umeinander, während das leichtere Quark um dieses Doppelsystem kreise.

Nachweis mittels Teilchenbeschleuniger LHC
Der Nachweis von "Xi cc++" gelang, indem die Forscher seine charakteristischen Zerfallsprodukte im LHCb-Detektor des Large Hadron Collider (LHC), dem Teilchenbeschleuniger des CERN, identifizierten. Ihren Fachartikel haben die Wissenschafter beim Magazin "Physical Review Letters" eingereicht. Weitere Messungen an "Xi cc++" sollen das Verhalten dieser zuvor nie beobachteten Quark-Kombination klären helfen.

Der Large Hadron Collider (LHC) am Kernforschungszentrum CERN

(Bild: CERN)

Dadurch hoffen die Forscher, die Vorhersagekraft ihrer Theorien zu verbessern, insbesondere die über starke Wechselwirkungen, eine der vier Fundamentalkräfte der Physik, wie der neue LHCb-Sprecher Giovanni Passaleva erklärte. Zudem hoffen die CERN-Physiker, nun auch weitere Baryonen mit zwei schweren Quarks aufspüren zu können.

Vor fünf Jahren "Gottesteilchen" entdeckt
Die Bekanntgabe des neuen Teilchens kommt fast genau fünf Jahre, nachdem das CERN den Nachweis des Higgs-Boson 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 François 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.

(Bild: CERN/Thomas McCauley, Lucas Taylor)

Mit dem sogenannten Higgs-Mechanismus wird im Standardmodell der Elementarteilchen-Physik erklärt, wie die Teilchen - also die Grundbausteine der Materie - ihre Masse erhalten.