von DIRK EIDEMÜLLER
Die Welt der kleinsten Teilchen ist seltsam – und die jüngste Entdeckung der Teilchenphysiker trägt diese Eigenartigkeit sogar im Namen: Zwei internationale Forschergruppen haben den Nachweis eines Partikels namens Odderon (von englisch „odd“, seltsam) bekanntgegeben. Seine Existenz wurde bereits 1973 theoretisch vorhergesagt.
Ein Odderon ist ein virtuelles Teilchen. Es besteht – vereinfacht – aus nichts anderem als drei aneinander gebundenen Gluonen. Das sind die Quantenteilchen, die die Starke Wechselwirkung übertragen. Sie herrscht zwischen den Quarks – den Elementarteilchen, aus denen etwa die Protonen und Neutronen bestehen. Die Gluonen halten also die Bausteine der Atomkerne zusammen, ohne die es weder Sterne noch Planeten oder Teilchenphysiker gäbe.
Der Name Odderon wurde gewählt, weil dieses Partikel eine „ungerade“ Symmetrie bei der Interaktion mit Teilchen und Antiteilchen aufweist. Genau das machte seine Entdeckung möglich. Denn Odderons treten normalerweise nicht in der Natur auf. Sie spielen nur als ultrakurze Zwischenzustände bei Beinahe-Kollisionen hochenergetischer Teilchen eine Rolle. Das Gegenstück zum Odderon ist das sogenannte Pomeron, das eine „gerade“ Materie-Antimaterie-Symmetrie besitzt und wegen seiner stärkeren Wechselwirkung schon vor Jahrzehnten entdeckt wurde.
Dass das Odderon überhaupt gefunden werden konnte, ist einer Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der beiden stärksten Teilchenbeschleuniger weltweit zu verdanken: Forscher der TOTEM-Kollaboration (Total Elastic and Diffractive Cross Section Measurement) am CERN bei Genf und der DØ-Kollaboration am Fermilab bei Chicago. Für ihre Entdeckung kombinierten die Forscher Daten aus hochenergetischen Streuexperimenten an dem Large Hadron Collider am CERN und dem mittlerweile stillgelegten Tevatron am Fermilab.
Die meisten Experimente an diesen Teilchenbeschleunigern analysieren die Fragmente der heftigen Kollisionen, wenn die auf fast Lichtgeschwindigkeit gebrachten Partikel aufeinanderprallen und dabei dank der immensen Kollisionsenergien neue Partikel entstehen. Doch beim Nachweis des Odderons ging es um einen viel subtileren Effekt.
Aufschlussreiche Streifschüsse
„Wenn zwei hochenergetische Protonen bei der Kollision nicht auseinanderbrechen, sondern elastisch aneinander abprallen, werden sie minimal aus ihrer Flugrichtung abgelenkt“, sagt Mario Deile von der TOTEM-Kollaboration. Dieser Effekt beträgt nur rund einen Millimeter auf einer Flugstrecke von gut 200 Metern. Um das überhaupt messen zu können, installierten die Forscher der TOTEM-Kollaboration ihren Detektor in 220 Meter Entfernung vom großen CMS-Detektor am Large Hadron Collider. Die Wissenschaftler am Tevatron nutzten einen ähnlichen Aufbau.
