Schwingung und Zerfall

Bei den Proton-Proton-Stößen des Large Hadron Collider entsteht eine Fülle neuer Partikel, darunter Mesonen. Diese bestehen aus zwei Quarks und sind instabil: Sie zerfallen im Bruchteil einer Sekunde in andere Teilchen, beispielsweise B0s-Mesonen. Sie enthalten ein bottom-Antiquark und ein strange-Quark. Das Antiteilchen des B0s-Mesons besteht aus einem bottom-Quark und einem strange-Antiquark. Die schwache Kraft bewirkt, dass sich diese Quarks und Antiquarks periodisch ineinander umwandeln. Als Folge davon oszilliert ein frisch erzeugtes Meson zwischen seinem Teilchen- und Antiteilchen-Zustand. Mit dem LHCb- Detektor konnte dieser erstaunliche Vorgang mit bislang unerreichter Zeitauflösung gemessen werden. Die Kurve, in der die Messdaten von 34 000 erzeugten B0s-Meson überlagert wurden, zeigt die Oszillation zwischen beiden Zuständen mit einer Periode von 0,35 · 10–12 (Billionstel) Sekunde. Der Abfall des Signals spiegelt den Zerfall der instabilen Partikel wider. Diese Messung ist ein Prüfstein für das Standardmodell und die sogenannte CP-Verletzung.