Seltsame Gäste bei Protonen - wissenschaft.de
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Seltsame Gäste bei Protonen

Elementarteilchen, die eigentlich nichts in Protonen zu suchen haben, können dort für wenige Sekundenbruchteile aus dem Nichts auftauchen und sogleich wieder ins Vakuum verschwinden. Das haben Forscher in den USA mithilfe von Experimenten am Thomas-Jefferson-Teilchenbeschleuniger herausgefunden. Ihre Ergebnisse ergeben neue Einblicke in die Physik der Starken Kraft, einer der Grundkräfte der Natur. Darüber werden die Wissenschaftler in einer kommenden Ausgabe des Fachmagazins Physical Review Letters berichten.

Protonen, neben den Neutronen einer der Grundbausteine der Atomkerne, bestehen aus zwei als „up“ und einem als „down“ bezeichneten Quark ? den fundamentalsten Elementarteilchen, die der Starken Wechselwirkung gehorchen und sich durch ihre Masse unterscheiden. Eine internationale Gruppe von Forschern hat nun allerdings durch den Beschuss eines mit Wasserstoff gefüllten Behälters mit energiereichen Elektronen herausgefunden, dass Protonen für winzige Sekundenbrucheile auch andere Sorten von Quarks beherbergen können.

Dies hängt damit zusammen, dass die zwischen den Quarks wirkende Starke Kraft durch so genannte Gluonen vermittelt wird, die für kurze Zeit in Paare aus Quarks und Antiquarks zerfallen können. Eine Analyse der Streuung eines Elektronenstrahls an den Wasserstoffatomen des Experiments hat ergeben, dass dadurch eine als „strange“ bezeichnete Sorte von Quarks in den Protonen auftreten kann.

Eine genaue Analyse dieses Experiments erhellt die Hintergründe der Starken Kraft und damit letztendlich die Physik der Kernkraft, so die Forscher. Die strange-Quarks verändern nämlich durch ihr kurzzeitiges Auftreten das magnetische Moment der Atomkerne, so dass deren Wechselwirkung mit einem Elektronenstrahl nun von der Richtung des Spins der Elektronen abhängt.

Stefan Maier
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