Y(4260) ist nicht die Bezeichnung eines Androiden aus einem Science-Fiction-Film, sondern der offizielle Name eines von Physikern des internationalen BaBar-Experiments neu entdeckten Teilchens. Von ihm erhoffen sich die Wissenschaftler neue Aufschlüsse über die so genannte „starke Kraft“, die Kraft, die die Teilchen im Inneren des Atomkerns zusammenhält.
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“Auf den ersten Blick scheint Y(4260) in dem so genannten ‚charmonischen Status’ zu sein, das heißt ein Teilchen, das aus der Kombination eines Charm-Quarks und seinem entsprechenden Antiteilchen besteht“, erklärt Marcello Giorgi, Physikprofessor an der Universität von Pisa und Mitarbeiter im BaBar-Experiment.
Eine Welt von Teilchen und Antiteilchen
Physiker postulieren seit langem, dass es für jedes Teilchen ein in nahezu allen Aspekten identisches Gegenstück geben muss. Nur einige spezielle Eigenschaften sind bei diesen Antiteilchen jeweils umgekehrt. So gleicht beispielsweise das Gegenstück des negativ geladenen Elektrons, das Positron, seinem Gegenüber wie ein Spiegelbild, ist aber positiv geladen. In den 1950er Jahren entdeckten die Physiker, dass es auch Partikel gibt, die aus Kombinationen solcher Gegensatzpaare bestehen.
„Das erst war das Positronium eins, zusammengesetzt aus einem Elektron und einem Positron. Das erste Charmonium, das heißt, ein Teilchen aus einem Charm-Quark und einem Anticharm-Quark, wurde zur gleichen Zeit in Brookhaven in den USA entdeckt. Seine Entdecker, Samuel Ting and Burton Richter, erhielten dafür 1976 den Nobelpreis.“, erklärt Mauro Morandin, Forscher am italienischen National Institut für Nuklearphysik und Sprecher des BaBar Experiments.
Später zeigte sich, dass es eine ganze Familie von „Charmonies“ gab, die aber alle eine leicht unterschiedliche Masse aufwiesen.
Struktur und Zuordnung noch ungewiss
„Der jüngste Spross dieser Familie, Y(4260), konnte allerdings bisher nie beobachtet werden, nicht nur, weil es wenig Chance gab, das Teilchen in den heute eingesetzten Beschleunigern zu produzieren, sondern auch, weil es extrem instabil ist“, so Moradin. „Zusammengesetzte Teilchen sind für die Physik von großem Interesse. Quarks und ihre korrespondierenden Anti-Quarks können durch verschiedene Mechanismen zusammengehalten werden. Um die so genannte starke Kraft zu verstehen, müssen wir diese Mechanismen grundsätzlich begreifen.“
„Die starke Kraft verbindet beispielsweise die Quarks unterschiedlichen Typs, die die Protonen und Neutronen bilden, hält aber auch letztere im Atomkern zusammen. Ohne diese Kraft hätte die Materie um uns nicht die Form, die wir kennen. Alle Anzeichen sprechen dafür, dass Y(4260) uns hier sehr interessante Hinweise liefern könnte“, ergänzt sein Kollege Marcello Giorgi. „Ob es nun ein Charmoni ist, oder sogar etwas noch Exotischeres.“
Zur Überraschung der Forscher scheinen einige Eigenschaften des neuen Teilchens sehr ungewöhnlich für ein Charmoni-Partikel. Möglicherweise könnte es sich daher doch um ein erheblich komplexeres Gebilde handeln. Vielleicht eine Verbindung aus mehreren D Mesonen oder aus vier Quarks, so spekulieren die Physiker. Ob das tatsächlich der Fall ist, muss allerdings die Zukunft zeigen, denn noch lassen sich die im BaBar Experiment beobachteten Teilchen nicht näher analysieren.
(National Institute for Nuclear Physics (INFN), 07.07.2005 – NPO)
