Fünf ist Trümpf – Die Suche nach dem Pentaquark

BLOG: Quantenwelt

Gedanken eines Experimentalphysikers
Quantenwelt

Als gelernter Atomphysiker sehe ich die Welt der Elementarteilchen gerne mit Blick auf das Periodensystem der Elemente. Die Eigenschaften eines einzigen Bausteins, des Elektrons, erklären den Aufbau aller Atome und ihr Verhalten in chemischen Verbindungen. Ohne die Schalenstruktur der Elektronen wären wir Physiker schnell mit der Anzahl der unterschiedlichen Atome überfordert und müssten das Feld den Zoologen überlassen.

Ähnlich verhält es sich mit dem Teilchenzoo. Wer kann sich all die Teilchen merken? Sicher sind Euch und Ihnen die drei Bausteine der Materie, Elektron, Proton und Neutron, geläufig. Aber um sich all die Pionen, Kaonen, Lambda-, Delta- und anderen Resonanzen zu merken, ist eine Systematik unverzichtbar.

Solch eine Systematik ergibt sich aus dem Quarkmodell. So wie sich aus den Bindungs-Eigenschaften des Elektrons zum Proton das Periodensystem der Elemente aufbauen lässt, kann man aus den Bindungseigenschaften der Quarks untereinander den ganzen Zoo der mittelschweren und schweren Elementarteilchen aufbauen. Die mittelschweren Teilchen, Mesonen genannt, bestehen je aus einem Quark und einem Quark-Antiteilchen. Die schweren Baryonen bestehen aus je drei Quarks.

Die Besonderheit der schweren Kernkraft, drei Ladungen zu besitzen (statt der einen elektrischen Ladung), sorgt für diese schöne Symmetrie: Gebundene Zustände lassen sich durch durch Plus und Minus einer Ladungsart oder durch eine gleichmäßige Mischung aller drei Ladungsarten erreichen. Mesonen enthalten die Plus- und die Minusladung je in einem Quark und einem Antiquark. Baryonen enthalten die Mischung durch drei Quarks, von denen jedes im Mittel eine andere Ladungsart beisteuert.

Aber wenn das so einfach ist, wenn man mit den Quarks einfach LEGO spielen kann um alle möglichen Mesonen und Baryonen zusammenzubasteln, warum sollte man dann nicht mehr Quarks zusammenkleben können? Das Periodensystem lässt sich schließlich auch beliebig fortsetzen.

Aufgrund dieser Überlegung fand ich einen kurzen Bericht im aktuellen Spektrum der Wissenschaft besonders interessant. Dem Bericht liegt eine Pressemeldung der Ruhr-Universität Bochum zugrunde: Ein neues Elementarteilchen wurde entdeckt. Dieses Teilchen mit dem Namen N*(1685) könnte ein Pentaquark sein, also ein Teilchen, dass sich aus vier Quarks und einem Antiquark zusammensetzt. Schon vor einigen Jahren wurde ein Kandidat für Pentaquarks gefunden. Ich war begeistert und nahm die Information gleich im Kapitel Quarks meiner Website auf. Leider konnte die Entdeckung nicht eindeutig bestätigt werden und ich nahm das Pentaquark wieder heraus. Vielleicht kann ich es ja jetzt bald wieder reinnehmen.

Joachim Schulz

Veröffentlicht von

www.quantenwelt.de/

Joachim Schulz ist Gruppenleiter für Probenumgebung an der European XFEL GmbH in Schenefeld bei Hamburg. Seine wissenschaftliche Laufbahn begann in der Quantenoptik, in der er die Wechselwirkung einzelner Atome mit Laserfeldern untersucht hat. Sie führte ihn unter anderem zur Atomphysik mit Synchrotronstrahlung und Clusterphysik mit Freie-Elektronen Lasern. Vier Jahre hat er am Centre for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg Experimente zur kohärenten Röntgenbeugung an Biomolekülen geplant, aufgebaut und durchgeführt. In seiner Freizeit schreibt er zum Beispiel hier im Blog oder an seiner Homepage "Joachims Quantenwelt".

3 Kommentare

  1. Theta+ reloaded

    Danke für den Hinweis! Ich dachte eigentlich auch, die Pentaquarks seien beerdigt. Aber ulkigerweise gibt es auch in der aktuellen Ausgabe von Phys Rev C wieder ein Paper zum Theta+ (arXiv:0812.1035v19), mit dem Schluss The obtained results support the existence of the Theta+. Keine Ahnung, was da los ist und wie die Geschichte letzten Endes ausgehen wird.

  2. Pingback:Pentaquark: Wie CERN Entdeckungen macht › Quantenwelt › SciLogs - Wissenschaftsblogs

Schreibe einen Kommentar