Large Hadron Collider entdeckt 3 neue exotische Partikel

Der Teilchenbeschleuniger des CERN, auch genannt Large Hadron Collider (LHC), hat bei seiner jüngsten Messung 3 neue Teilchen entdeckt. Dabei handelt es sich um 1 Pentaquark und 2 Tetraquarks.

Ersteres ist ein Teilchen, das wie der Name nahelegt, aus 5 Quarks besteht. Quarks entstehen durch die Kollisionen, die Forscher*innen im LHC herbeiführen. Sie sind Bestandteile von Hadronen, wie Protonen und Neutronen. Aus diesen setzt sich wiederum ein Atomkern zusammen.

Existenz kein Novum

Die Existenz solcher Teilchen ist kein Novum. Sie wurde bereits in den 1950er Jahren von Physiker*innen postuliert.

Lange Zeit konnten die Teilchen allerdings nicht beobachtet, geschweige denn Messungen an ihnen durchgeführt werden. Mithilfe des LHC sind Forschungsteams nun in der Lage, theoretische Modelle zu Quarks zu überprüfen. Ihr Aufbau und jener von Hadronen ist weiterhin ungeklärt und gibt Forscher*innen Rätsel auf.

Mehrere Arten von Quarks

Es existieren 6 Arten von Quarks, auch genannt „Flavours“: up, down, charm, strange, top and bottom. Sie lassen sich auf unterschiedliche Weise kombinieren und bilden so einzigartige Partikel.

Zum Beispiel enthält das nun entdeckte Pentaquark unter anderem strange-, up- und down-Quarks. Laut den beteiligten Forscher*innen ist es das 1. Pentaquark, das ein strange-Quark aufweist, weshalb sie es auch als exotisch bezeichnen. 

Neue Erkenntnisse über Hadronen

„Neue Arten von Tetraquarks und Pentaquarks zu finden und ihre Eigenschaften zu messen, wird Theoretiker*innen helfen, ein einheitliches Modell exotischer Hadronen zu entwickeln, deren genaue Natur weitgehend unbekannt ist“, sagt ein Sprecher des Teilchenbeschleunigers, Chris Parkes, in einer Pressemitteilung. „Es wird auch helfen, konventionelle Hadronen besser zu verstehen.“

In Zukunft sollen im LHC noch mehr Zerfallsmuster beobachtet werden. Während einige theoretische Modelle davon ausgehen, dass Hadronen einzelne Einheiten fest gebundener Quarks sind, betrachten andere Modelle sie als Paare von Tetraquarks, die wie Moleküle aus 2 unabhängigen, aber miteinander zusammenhängenden Teilchen bestehen. Die Forscher*innen hoffen, darüber Klarheit zu erlangen.

LHC nimmt Betrieb wieder auf

Nach einer 3-jährigen Pause und einer 2-monatigen Übergangsphase wurde der Betrieb des in der Schweiz situierten Teilchenbeschleunigers vor Kurzem wieder aufgenommen. Warum der LHC so lange nicht verwendet wurde, liegt an der Wartung der Anlage und der Komponenten sowie etwaigen Upgrades. Nicht zuletzt kam es auch zu Verzögerungen aufgrund der Pandemie.

In dem LHC wurde unter anderem vor 10 Jahren das Higgs-Boson nachgewiesen. Auch fanden der Beschleuniger Hinweise auf Abweichungen zum Standardmodell der Elementarteilchenphysik, der bis dahin zweifellos erfolgreichsten wissenschaftlichen Theorie zur Beschreibung des Universums. In den kommenden Jahren sollen noch viele weitere Tests folgen.