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Forscher entdecken neues subatomares Teilchen

Eine internationale Forschergruppe hat durch Kollisionen von Elektronen und deren Antiteilchen ein neuartiges subatomares Teilchen entdeckt. Dieses könnte im Gegensatz zu den herkömmlichen Kernteilchen ? den Protonen und den Neutronen ? nicht aus drei, sondern aus nur zwei oder gar vier Quarks zusammengesetzt sein. Die Entdeckung verspricht auch neue Einblicke in die Natur der starken Kraft. Darüber berichten die Wissenschaftler in einer auf dem Los Alamos Preprint-Server vorab veröffentlichten Arbeit.

Der an der Universität von Pisa beschäftigte Forscher Marcello Giorgi entdeckte zusammen mit seinen Kollegen das neue Teilchen beim Durchforsten der Endprodukte von Zusammenstößen zwischen Elektronen und Positronen. Diese wurden an einem Linearbeschleuniger in Stanford in Kalifornien auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und prallten dann zentral aufeinander.

Bei derartigen Zusammenstößen entstehen in der Regel Dutzende exotischer Teilchen. Aufgrund von experimentellen Unsicherheiten kann deren Masse allerdings in der Regel nur sehr ungenau bestimmt werden ? die Masse ist „verschmiert“, wie die Forscher sagen. Umso größer war die Überraschung, als Giorgi ein unbekanntes Teilchen mit einer relativ genau festgelegten Masse von 2.317 Giga-Elektronenvolt fand. Das auf den Namen „Ds (2317)“ getaufte Teilchen ist damit mehr als viertausendmal schwerer als ein Elektron.

Die Wissenschaftler spekulieren, dass Ds (2317) aus einem schweren, unter dem Namen „charm“ bekannten Quark besteht, das von einem leichteren „anti-strange“ Quark umkreist wird. Allerdings könnte es auch aus einem größeren „Quark-Molekül“ mit insgesamt vier Quarks bestehen.

Um den genauen Aufbau des neuen Teilchens zu klären, sind daher noch weitere Datenanalysen erforderlich. Die Forscher haben bereits begonnen, die in Datensätzen katalogisierten Zerfallsprodukte älterer Zusammenstöße auf das Vorkommen von Ds (2317) zu untersuchen. Dieses könnte dann als ein interessantes neues Modellsystem zur Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Quarks dienen und zugleich einen Test für herkömmliche Modelle der starken Kernkraft darstellen.

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Stefan Maier
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