Wissenschaftler des Spring-8 Physiklaboratoriums in Japan glauben, ein neues Teilchen aus fünf Quarks hergestellt zu haben. Das ist erstaunlich, da alle bisher bekannten Quark-Kombinationen aus entweder zwei oder drei Quarks bestehen. Das auf den Namen “Pentaquark” getaufte Teilchen entstand in dem Experiment aus einer Kollision von Neutronen mit Gammastrahlen. Die Ergebnisse sollen in einer der nächsten Ausgaben der Physical Review Letters veröffentlicht werden.
In ihrem Experiment schossen Takashi Nakano und seine Kollegen zunächst einen Laserstrahl auf einen energiereichen Elektronenstrahl, der in einem kreisförmigen Teilchenbeschleuniger umhersauste. Die Photonen des Laserstrahls wurden so an den Elektronen gestreut und nahmen einen Teil von deren Bewegungsenergie auf. Dadurch bildete sich ein sehr starken Gammastrahl aus, der aus hochenergetischen Photonen mit Wellenlängen jenseits der Röntgenstrahlung bestand.
Wenn dieser Strahl nun auf einen Block aus Kohlenstoff traf, so reagierten die Neutronen mit den Gamma-Photonen. Dabei bildeten sich zwei unterschiedliche Mesonen ? ein K+ und ein K- – Meson. Die Forscher untersuchten nun mit einem Detektor, ob sich die Mesonen mit den zurückgebliebenen Neutronen des Kohlenstoffs verbinden konnten.
Da Neutronen aus drei, Mesonen hingegen aus zwei Quarks aufgebaut sind, sollte ein Verbund aus einem Meson und einem Neutron ? eine so genannte Resonanz ? einem Teilchen aus fünf Quarks gleichkommen. Tatsächlich konnten die Forscher zeigen, dass dies in ihrem Experiment der Fall war. Die Pentaquarks zerfielen allerdings schon nach wenigen Sekundenbruchteilen wieder in Neutronen und Mesonen (siehe Skizze).
Unabhängige Experimente in den Vereinigten Staaten haben die Ergebnisse des japanischen Teams bereits bestätigt. Pentaquarks können demnach in der Tat auf immer noch relativ einfache Weise erzeugt werden und sollten somit ein interessantes neues System zur Studie subatomarer Wechselwirkungen darstellen.
Stefan Maier
