Schweres Baryon: Weiteres Teilchen des Standardmodells nachgewiesen

Rund eine halbe Trillion Kollisionen nötig - Teilchen ist sechsmal schwerer als das Proton

Übersicht Baryonen
Übersicht Baryonen

Batavia (USA) - Fast 500 Billionen Mal ließen Wissenschaftler im Tevatron-Beschleuniger des amerikanischen Forschungszentrums Fermilab Protonen und Antiprotonen aufeinander treffen, bis sie die Existenz des Xi-sub-b bewiesen hatten. Das Teilchen, ein neutrales Baryon, wurde bereits vom Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagt. Doch wegen seiner komplexen Zerfallskette war es schwieriger nachzuweisen als ähnliche Teilchen, so die Forscher der CDF-Kollaboration am Fermilab.

Baryonen sind aus drei Quarks zusammengesetzt. Das Xi-sub-b etwa enthält ein Strange-Quark, ein Up-Quark und ein Bottom-Quark, daher der Namenszusatz "sub". Protonen und Neutronen gehören zur gleichen Teilchenklasse, haben aber nur ein Sechstel der Masse des Xi-sub-b, da sie kein schweres Bottom-Quark enthalten. Andere Baryonen, bei denen ebenfalls ein Bottom-Quark vorkommt und die wie das X-sub-b den Spin 1/2 besitzen, hatten Wissenschaftler bereits in den vergangenen Jahren am Fermilab und dem Forschungszentrum CERN in der Schweiz nachgewiesen. Aus dieser Gruppe ist jetzt nur noch ein Teilchen unentdeckt, außerdem sollen Baryonen mit demselben Spin und zwei Bottom-Quarks existieren.

Die Forscher am Fermilab beobachteten 25 Ereignisse, die sie als Zerfall des Xi-sub-b identifizierten. Damit erreichten sie eine Signifikanz von sieben Sigma. Je höher dieser Wert liegt, desto unwahrscheinlicher ist es, dass es sich nur um eine statistische Schwankung in den Daten handelt. Von einer Entdeckung sprechen Teilchenphysiker bereits ab einer Signifikanz von fünf Sigma.