Forscher entschlüsseln am Cern erstmals neu entdeckte Teilchen

Die am Mittwoch in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlichten Resultate stellen einen weiteren Schritt in Richtung eines tieferen Verständnisses der fundamentalen Bausteine des Universums dar. Denn "All-Charm Tetraquarks" bestehen aus den Elementarteilchen Quarks.

Elementarteilchen sind die kleinsten Bausteine von allem, was existiert. Es sind jene Bausteine der Materie, die nicht weiter zerlegt werden können. Sie bilden die Grundlage für alle anderen Teilchen und somit für die gesamte Materie im Universum. Während wir in unserem Alltag oft mit grossen Objekten zu tun haben, die aus vielen kleinen Teilchen zusammengesetzt sind, wie Atomen, besteht die Welt der Elementarteilchen aus noch viel kleineren Einheiten.

Quarks sind dabei die Bausteine der Protonen und der Neutronen, die gemeinsam den Atomkern bilden. In Protonen und Neutronen kommen Quarks typischerweise in Dreierkombinationen vor. Ausserdem gibt es kurzlebige Mesonen aus einem Quark und einem Antiquark.

Soweit die klassische Bestandsaufnahme, wie sie sich bis vor einigen Jahren präsentierte. Doch in den letzten Jahren haben Physikerinnen und Physiker in Teilchenbeschleunigern noch weitere Kombinationen von Quarks nachgewiesen. Darunter die "All-Charm Tetraquarks" die aus zwei schweren Charm-Quarks und zwei leichteren Antiquarks bestehen.

Ergebnisse werfen Licht auf neues Teilchen

Die Ergebnisse der aktuellen Studie werfen nun ein neues Licht auf diese exotischen Teilchen. Mithilfe des Large Hadron Colliders (LHC) am Europäischen Kernforschungszentrum Cern haben die Forscherinnen und Forscher einige wichtige Eigenschaften der Teilchen gemessen, die als Quantenzahlen bezeichnet werden. Dazu gehören die sogenannten Spin- und Symmetrie-Eigenschaften.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese exotischen Tetraquarks stark gebunden sind, anstatt locker wie Moleküle. Dies gibt den Wissenschaftlern wichtige Hinweise auf die innere Struktur dieser Teilchen.

Die Ergebnisse sollen laut den Forschenden nun verwendet werden, um Theorien über die Kräfte zu testen, die Protonen und Neutronen zusammenhalten.

Durchgeführt wurden die Untersuchungen vom CMS-Kollaborationsteam des Cern, an dem über 200 Forschungsinstitutionen aus der ganzen Welt beteiligt waren.