CERN-Experiment findet neues „Pentaquark“-Teilchen


Bildnachweis: CERN.

Wissenschaftler dachten einst, dass das Atom das kleinste Ding im Universum sei, aber dann lernten sie Teilchen wie Protonen, Neutronen und Elektronen kennen, nur um später festzustellen, dass es noch kleinere Bausteine ​​gibt. Quarks und Gluonen sind nach unserem bisherigen Wissen die grundlegenden Bausteine ​​des Universums, subatomare Teilchen, die viel kleiner sind und auf viel höheren Energieniveaus arbeiten als Protonen und Neutronen, die zu den Hadronen gezählt werden.

Quarks verbinden sich in verschiedenen Konfigurationen zu Hadronen. Praktisch die gesamte beobachtbare Materie besteht aus Up-Quarks, Down-Quarks und Elektronen, und jedes Proton und jedes Neutron enthält drei Quarks.

Jetzt haben Physiker der University of Pittsburgh und der Swansea University die Zahlen eines kürzlich durchgeführten Experiments am CERN, dem leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, ermittelt und Beweise für Pentaquark-Zustände gefunden. Im Wesentlichen deuten die Daten auf neue Arten von Materie hin, die aus vier Quarks und einem Antiquark besteht.

Hadronen werden durch die Quantenchromodynamik-Theorie erklärt, ein Rahmenwerk der Hochenergiephysik, das erstmals in den 1970er Jahren vorgeschlagen wurde und die starken Wechselwirkungen und Kernkräfte beschrieb. Das Problem ist jedoch, dass dieser Rahmen viele heikle, unbeantwortete Fragen über die innere Funktionsweise von Quarks und die komplexe Dynamik hinterlässt, die nukleare Kräfte entstehen lässt.

„Quantenchromodynamik ist das Sorgenkind des Standardmodells“, sagte Eric Swanson von der University of Pittsburgh in einer Erklärung. „Um zu lernen, was es über Hadronen aussagt, müssen die schnellsten Computer der Welt jahrelang betrieben werden, was es schwierig macht, die Dutzende von Fragen zu beantworten, die dieses einzelne Experiment aufwirft.“

Lange Zeit war man sich einig, dass alle Hadronen entweder eine Kombination aus einem Quark und einem Antiquark oder eine Kombination aus drei Quarks sind. Doch dann fanden Physiker 2003 beim Belle-Experiment im japanischen Tsukuba das erste Pentaquark, das als „X“ bezeichnet wurde, weil alles daran unkonventionell erschien. X ist eine Kombination aus zwei Quarks und zwei Antiquarks. Kurz darauf tauchte ein ähnlich mysteriöser, aber anderer Zustand beim BaBar-Experiment am SLAC National Accelerator Laboratory auf und wurde mit „Y“ bezeichnet. Nachfolgende exotische Zustände, die bei Belle und BESIII beobachtet wurden, wurden als „Z“ bezeichnet, und kürzlich bei LHCb entdeckte Tetraquarks wurden mit „T“ bezeichnet.

Es wird eine wirklich überfüllte Welt in der Teilchenphysik, mit bisher über zwei Dutzend entdeckten Pentaquarks und Tetraquarks, von denen jedes einzigartig mit besonderen Eigenschaften ist. Das neueste Teilchen auf der Liste wurde von der neuen Studie entdeckt, nachdem die Physiker ein schweres Teilchen namens a untersucht hatten Lambda b das in leichtere Teilchen zerfällt, darunter das bekannte Proton und das berühmte J/psi, das 1974 entdeckt wurde.

Der von den Forschern beobachtete Zerfall lässt sich nur durch die Existenz einer neuen Art von Materie erklären.

„Wir haben ein Modell, das die Daten wunderbar erklärt und zum ersten Mal alle experimentellen Einschränkungen berücksichtigt“, sagte Burns. Die Erklärung erfordert die Existenz mehrerer neuer Teilchen, die aus vier Quarks und einem Antiquark bestehen, die sogenannten „Pentaquarks“.

„Es gibt wirklich keine andere Möglichkeit, die Daten zu interpretieren – Pentaquark-Zustände müssen existieren“, sagte Tim Burns von der Swansea University.

Tetraquarks und Pentaquarks gelten heute als „exotisch“, aber das galt auch für Protonen und Neutronen, als sie Anfang des 20. Jahrhunderts erstmals entdeckt wurden. Es gibt jetzt genug dieser schwer fassbaren und seltsamen Partikel, sodass Wissenschaftler damit beginnen können, sie nach ihren Eigenschaften zu gruppieren, ähnlich den chemischen Elementen im Periodensystem. Dies würde Physikern helfen, die Quantenchromodynamik zu entmystifizieren und ein besseres Verständnis der Regeln zu erlangen, die exotische Massen regeln.

Die Ergebnisse erschienen in der Zeitschrift Körperliche Überprüfung.

Kommentar verfassen

%d Bloggern gefällt das:
Türkçe altyazılı porno izle