Bern – Wissenschaftern am Kernforschungszentrum Cern ist der Nachweis eines subatomaren Teilchens geglückt, dessen Existenz theoretisch vorhergesagt worden war, das sich bislang aber nicht aufspüren ließ. Bei dem nun nachgewiesenen Teilchen mit der Bezeichnung Xi cc++ handelt es sich um ein besonders schweres Baryon, wie das Cern mitteilte. Jahrelang hatten Wissenschafter ein solches Teilchen aus zwei schweren Quarks und einem leichten vergeblich gesucht.

Baryonen, deren bekannteste Vertreter Protonen und Neutronen sind, bestehen jeweils aus drei Quarks. Von Quarks wiederum gibt es sechs Typen, die in unterschiedlichen Kombinationen zu Baryonen zusammengesetzt sein können. Allerdings wurde bisher kein Baryon nachgewiesen, das mehr als ein schweres Quark enthielt.

Kosmologische Vergleiche

Nun ist das jedoch geglückt: Bei der EPS Conference on High Energy Physics in Venedig stellten die Cern-Forscher des LHCb-Experiments am Donnerstag ihren Nachweis des Xi cc++-Teilchens vor, das aus zwei schweren Charm-Quarks und einem Up-Quark besteht. Die Charm-Quarks machen seine Masse fast viermal größer als die eines Protons, erklärte das Cern.

"Anders als bei anderen Baryonen, in denen die drei Quarks einen raffinierten Tanz umeinander ausführen, erwarten wir von einem doppelt schweren Baryon eher das Verhalten eines Planetensystems", erklärte Guy Wilkinson, früherer Sprecher des LHCb-Konsortiums. In diesem Fall spielten die beiden schweren Quarks die Rolle eines Doppelsterns und drehten sich umeinander, während das leichtere Quark um dieses Doppelsystem kreise.

Messungen gehen weiter

Der Nachweis von Xi cc++ gelang, indem die Forschenden seine charakteristischen Zerfallsprodukte im LHCb-Detektor des Large Hadron Collider (LHC), dem Teilchenbeschleuniger des Cern, identifizierten. Ihren Fachartikel haben die Wissenschafter beim Magazin "Physical Review Letters" eingereicht. Weitere Messungen an Xi cc++ sollen das Verhalten dieser zuvor nie beobachteten Quark-Kombination klären helfen.

Dadurch hoffen die Forschenden, die Vorhersagekraft ihrer Theorien zu verbessern, insbesondere diejenige über die starke Wechselwirkung, eine der vier Fundamentalkräfte der Physik, wie der neue LHCb-Sprecher Giovanni Passaleva erklärte. Zudem hoffen die Cern-Forscher, nun auch weitere Baryonen mit zwei schweren Quarks aufspüren zu können.

Kleines Jubiläum

Die Bekanntgabe des neuen Teilchens kommt fast genau fünf Jahre, nachdem das Cern den Nachweis des Higgs-Bosons verkündet hatte: Am 4. Juli 2012 präsentierten die Forscher den experimentellen Beleg dafür. 2013 erhielten Peter Higgs und François Englert den Nobelpreis für die Entdeckung des Higgs-Mechanismus, der erklärt, wie Teilchen ihre Masse erhalten. (APA, red, 6.7.2017)