Quark-Mischung Geheimnisvolles Teilchen lässt Theorien wackeln

Wissenschaftler haben ein subatomares Teilchen entdeckt, das in keine gängige Theorie passen will. Das "Mysteriöse Meson" könnte grundlegende Annahmen über den Aufbau der Materie ins Wanken bringen.


Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois: Bestätigung für Entdeckung des "Mystery Meson"
Fermi National Accelerator Laboratory

Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois: Bestätigung für Entdeckung des "Mystery Meson"

Das Teilchen mit der Bezeichnung X(3872) wurde für den Bruchteil einer Sekunde im Teilchenbeschleuniger der japanischen Forschungsstadt Tsukuba beobachtet. Seine Existenz wurde mittlerweile vom Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois bestätigt. Die US-Forscher, die den weltweit größten Teilchenbeschleuniger "Tevatron" betreiben, nannten das Partikel bei der Gelegenheit "Mystery Meson".

Die Entdeckung des molekülartigen Elementarteilchens könnte nach Ansicht von Physikern bedeuten, dass eine bisher unbekannte Sorte von Partikeln existiert oder aber bestehende Theorien angepasst werden müssen. "Sollte die molekulare Interpretation zutreffen, wäre es einer der ersten zwingenden Beweise für eine neue Form der Materie", sagte Gerry Bauer, Physiker am Massachusetts Institute of Technology und Mitarbeiter des Fermi-Laboratoriums, dem Wissenschaftsmagazin "New Scientist". "Es könnte der Forschung ein neues Reich eröffnen."

Ein Meson besteht normalerweise aus zwei so genannten Quarks. Sechs dieser Urbausteine der Materie sind den Wissenschaftlern inzwischen bekannt: Aus den leichtesten, den Up- und Down-Quarks, setzen sich Protonen und Neutronen zusammen. In Teilchenbeschleunigern wurden zudem die schwereren Charm- und Strange-Quarks sowie Top- und Bottom-Quarks nachgewiesen. Zusätzlich existiert zu jedem Quark noch ein entsprechendes Antiquark, ein Gegenstück aus Antimaterie.

Das geheimnisvolle X(3872) ließ seine Entdecker ratlos zurück. Sie hatten eigentlich nach einem anderen Teilchen gesucht, einem Meson mit der Bezeichnung psi2. Stattdessen tauchte X(3872) auf, und war noch dazu etwa 60 Megaelektronenvolt zu schwer - zumindest nach den Maßstäben der Quantenchromodynamik (QCD), welche die so genannte starke Wechselwirkung beschreibt, die die Quarks zusammenhält und die größte bekannte Kraft in der Natur überhaupt ist.

"Vielleicht ist das QCD-Modell fehlerhaft", sagte Bauer. Möglich sei allerdings auch, dass X(3872) ein Produkt zweier normaler Mesonen ist - und deshalb nicht aus zwei, sondern vier Quarks besteht. Theoretiker hegen schon seit den siebziger Jahren den Verdacht, dass ein solches Elementarteilchen existieren könnte, konnten es aber nie experimentell nachweisen. Der beste Hinweis bisher war ein Partikel mit der Bezeichnung DS(2317), das im April 2003 am Stanford Linear Accelerator Centre beobachtet wurde.



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