Montag, 30. April 2012

Teilchenbeschleuniger: Neues Teilchen am CERN entdeckt


Durch begleitende Zerfallsprodukte konnte das neue Baryon nachgewiesen werden (Illu.). | Copyright: cern.ch

Zürich/ Schweiz - Bei den Experimenten mit dem Teilchenbeschleuniger "Large Hadron Collider" (LHC) am Europäischen Zentrum für Kernforschung haben Schweizer Physiker ein neuen Teilchen aus drei Quarks entdeckt. Das sogenannte Baryon mit der Bezeichnung Xi_b^* bestätigt fundamentale Annahmen der Physik über die Bindung der als "Quarks" bezeichneten Elementarteilchen.

Wie die Pressemitteilung der Universität Zürich (UZH) erläutert, stellen Partikel aus der Familie der Baryonen Teilchen dar, die aus jeweils drei Quarks zusammengesetzt sind. "Die Quarks sind eine Gruppe von insgesamt sechs Teilchen, die sich durch ihre Masse und ihre Ladung unterscheiden. Die beiden leichtesten Quarks, das so genannte up- und down-Quark bilden unter anderem die beiden Atombausteine, das Proton und das Neutron. Alle Baryonen, die aus den drei leichtesten Quarks (up-, down-, und strange-Quark) gebildet werden, sind bekannt. Von den Baryonen mit schweren Quarks konnten bisher erst wenige beobachtet werden. Sie können nur in Teilchenbeschleunigern künstlich erzeugt werden, da sie schwer und sehr instabil sind."

Im Rahmen der Protonenkollisionen LHC am CERN ist es den Physikern Claude Amsler, Vincenzo Chiochia und Ernest Aguiló vom Physik-Institut der Universität Zürich gelungen, ein Baryon mit einem leichten und zwei schweren Quarks nachzuweisen. "Das Teilchen Xi_b^* besteht aus einem up-, einem strange- und einem bottom-Quark (usb), ist elektronisch neutral und hat einen Spin von 3/2 (1,5). Seine Masse ist mit der eines Lithium-Atoms vergleichbar. Mit der neuen Entdeckung sind nun zwei der drei von der Theorie vorausgesagten Baryonen in der Zusammensetzung usb beobachtet worden."

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Als Grundlage der Entdeckung dienten den Forschern Daten, die im CMS-Detektor gesammelt wurden. Da es zu instabil ist, kann das neue Teilchen nicht direkt nachgewiesen werden. Xi_b^* zerfällt jedoch in einer bekannten Kaskade von Zerfallsprodukten.

Die Entdeckung des neuen Teilchens bestätigt die Theorie, wie Quarks binden und leistet damit einen Beitrag zum Verständnis der starken Wechselwirkung, die als eine der vier Grundkräfte der Physik die Struktur der Materie bestimmt.

Der CMS-Detektor dient dazu, Energie und Impuls von Photonen, Elektronen, Myonen und anderen geladenen Teilchen mit hoher Genauigkeit zu messen. Im 12'500 Tonnen schweren Detektor sind schichtweise verschiedene Messvorrichtungen angeordnet, mit denen die Spuren der bei den Kollisionen entstehenden Teilchen eingefangen werden können.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / uzh.ch / cern.cha
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