Fünferquark mit Charme
Wissenschaftler am H1-Experiment bei DESY haben die Beobachtung eines neuen Teilchens aus fünf Quarks verkündet.
Das Schwesterexperiment ZEUS kann die Entdeckung dieses Pentaquarks allerdings nicht bestätigen.
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Ein Pentaquark mit Charme |
Am Experiment  H1 bei DESY wurde womöglich ein neues Teilchen entdeckt: Wie das internationale Forscherteam des H1-Experiments jetzt berichtet, enthalten die H1-Daten eindeutige Hinweise auf ein Teilchen, das aus fünf Quarks besteht – ein so genanntes "Pentaquark". Das Besondere an der Beobachtung: Das von H1 gemessene Signal weist auf ein Pentaquark hin, das neben vier leichten Quarks auch ein Charm-Antiquark enthält – ein solches Teilchen wurde bisher noch nicht beobachtet.
Die mögliche Entdeckung hat allerdings noch einen Haken. Denn sie kann vom Schwesterexperiment ZEUS nicht bestätigt werden – und das, obwohl man durch die H1-Daten genau weiß, wo man suchen müsste. Dies wirft noch viele Fragen auf, die wohl erst in der nun anstehenden verstärkten Suche nach charmanten Pentaquarks beantwortet werden. "Sollten sich die Ergebnisse des H1-Experiments bestätigen, so wäre dies eine wichtige Beobachtung", so Professor Robert Klanner, Forschungsdirektor von DESY. "Wir erwarten deshalb mit großer Spannung weitere Ergebnisse sowohl von HERA als auch von anderen Experimenten. Diese werden dazu beitragen, die Beobachtung von H1 entweder zu bestätigen oder zu widerlegen."
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Ein Anti-Pentaquark mit Charme |
Bei Pentaquarks handelt es sich um Kombinationen aus fünf Quarks und Antiquarks, die lange Zeit als zwar theoretisch möglich galten, aber auf ihre experimentelle Bestätigung warteten. Zum Jahr der Pentaquarks wurde dann 2003, als Teilchenphysikexperimente weltweit den Fund dieser Teilchen bestätigten – so auch die Experimente HERMES und ZEUS bei DESY. Diese erste Sorte von Pentaquarks besteht aus zwei Up-Quarks, zwei Down-Quarks und einem Strange-Antiquark. Da nun bei DESYs Beschleunigeranlage HERA besonders viele Charm-Quarks erzeugt werden, war es nahe liegend, nach einem Pentaquark mit eben diesem Quark Ausschau zu halten. Seit November 2003 durchforsteten H1-Wissenschaftler daher ihre Daten aus den Jahren 1996 bis 2000. Nach zahlreichen Überprüfungen und dem Ausschluss von Alternativen sind sie sich nun sicher, dass sie rund 50 charmante Pentaquarks aufgespürt haben. Ziel war es dabei nicht nur, dem Teilchenzoo einen weiteren Vertreter hinzuzufügen. Aufgrund ihrer Eigenschaften können die Pentaquarks Aufschluss über wesentliche unverstandene Aspekte der starken Kraft geben – jener fundamentalen Naturkraft, welche die Quarks in Teilchen wie den Protonen und Neutronen und diese wiederum im Atomkern zusammenhält.
Die Beobachtung des Charm-Pentaquarks durch das H1-Experiment wurde am 11. März 2004 in der Artikeldatenbank der Hochenergiephysik ( http://de.arxiv.org/pdf/hep-ex/0403017) veröffentlicht und bei der Zeitschrift Physics Letters B eingereicht.
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Mögliche Erzeugung von Pentaquarks mit Charme bei einer Masse von etwa 3100 MeV/c2 bei H1:
Das H1-Experiment untersucht den Zusammenstoß von Elektronen (sowie deren Antiteilchen) und Protonen. Diese Grafik zeigt die Anzahl der Zusammenstöße, bei denen ein so genanntes D*- und ein Proton beziehungsweise ein D*+ und ein Antiproton entstanden sind. Wenn die Masse der beiden Teilchen etwa 3100 MeV/c2 beträgt, kommt es zu einer merklichen Erhöhung. Dies ist ein starker Hinweis auf die vorübergehende Entstehung eines Pentaquarks.
Ein D*- besteht aus einem Down-Quark und einem Charm-Antiquark. Ein Proton ist aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark zusammengesetzt. Das Pentaquark besteht daher aus zwei Up-Quarks, zwei Down-Quarks und einem Charm-Antiquark.
In den Daten des ZEUS-Experiments ist an dieser Stelle keine Resonanz zu finden. |
Quellen
Kurz und knapp
- Bei H1 gibt es erste Hinweise auf ein Pentaquark mit Charme.
- Das Schwesterexperiment ZEUS konnte den Fund nicht bestätigen.
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