Physik:Fünf Quarks auf einmal

Wissenschaftler am Kernforschungszentrum Cern melden die Entdeckung eines neuen, exotischen Teilchens. Es könnte aus fünf sogenannten Quarks bestehen, den kleinsten Bausteinen von Materie. Das haben Physiker lang gesucht.

Von Robert Gast

Physiker am Kernforschungszentrum Cern in Genf wollen erstmals ein subatomares Teilchen nachgewiesen haben, das aus fünf sogenannten Quarks besteht. Quarks sind elementare, aber vermutlich nur in Gruppen auftretende Materiebausteine. Jeweils drei von ihnen bilden zum Beispiel ein Proton oder Neutron, aus denen wiederum Atomkerne aufgebaut sind - die Basis aller auf der Erde bekannten Stoffe.

Neben Drei-Quark-Teilchen kennen Physiker auch etliche exotische Partikel, die aus zwei Quarks bestehen. Forscher vermuten schon länger, dass es neben diesen natürlich vorkommenden Teilchen auch Partikel geben kann, die aus vier, fünf oder sechs Quarks aufgebaut sind. Die Gesetze des Mikrokosmos erlauben solche "Multiquarks". Sie könnten allerdings nur in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden, und würden binnen Sekundenbruchteilen in andere bekannte Partikel zerfallen.

Ein anderes Pentaquark erwies sich als Fata Morgana

Die Physiker am Cern haben gesammelte Daten des weltgrößten Teilchenbeschleunigers ausgewertet, des Large Hadron Colliders (LHC). In der 27 Kilometer langen, unterirdischen Vakuumröhre bei Genf rasen Protonen mit beinahe Lichtgeschwindigkeit aufeinander. Bei den Kollisionen entstehen Dutzende andere Partikel, die sich fast sofort in weitere Teilchen verwandeln. Einige dieser subatomaren Splitter könnten kurzlebige Teilchen gewesen sein, die aus fünf Quarks bestanden, schreiben Forscher des LHC-Instruments "LHCb" in einem Fachaufsatz. Er zirkuliert im Internet, wurde aber noch nicht von anderen Forschern geprüft.

In den vergangenen Jahren haben Forscher wiederholt Hinweise auf Multiquarks gefunden. 2013 sichtete ein japanisch-chinesisches Team ein Teilchen, das mutmaßlich aus vier Quarks bestand. Bereits 2003 glaubten japanische Forscher, ein "Pentaquark" aus fünf Quarks entdeckt zu haben. Die Messung wurde von mehreren anderen Forschergruppen bestätigt, erwies sich letztlich aber als Fata-Morgana. Unter Teilchenphysikern gilt das als mahnendes Exempel, Daten nicht zu optimistisch zu interpretieren.

Auch bei der jüngsten Entdeckung bleiben Zweifel. Die Forscher können nicht ausschließen, dass es sich lediglich um einen lockeren Zusammenschluss aus zwei bereits bekannten Partikeln handelt. Statt mit jeweils fünf aneinander gebundenen Quarks hätte man es mit Zwei-Quark-Teilchen zu tun, die für kurze Zeit Drei-Quark-Teilchen nahe kamen.

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