Es ist bereits das 80. Teilchen, das mit dem Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) entdeckt wurde, wie das CERN mitteilte.
Proton mit Gewichts-Upgrade
„Xicc+“ sei wie ein Proton, das ein dramatisches „Quark-Upgrade“ durchgemacht habe, schrieb die Forschungsgruppe des Large Hadron Collider Beauty (LHCb)-Experiments in einer Mitteilung zur Entdeckung.
Denn: Wie ein Proton besteht es aus drei Quarks, den fundamentalen Bausteinen der Materie. Anders als beim Proton sind zwei der Quarks von „Xicc+“ relativ schwere „Charm-Quarks“. Das Teilchen wiegt daher rund viermal so viel wie ein gewöhnliches Proton.
Äußerst schwierig zu beobachten
„Xicc+“ gehört zur Klasse der Baryonen. Die bekanntesten Vertreter dieser Teilchenfamilie sind Protonen und Neutronen, Bestandteile des Atomkerns. Alle Baryonen bestehen aus drei Quarks, von denen es sechs Typen gibt: up, down, charm, strange, top und bottom. Sie können in unterschiedlichen Kombinationen zu Baryonen (oder Mesonen) zusammengesetzt sein.
Im Gegensatz zum stabilen Proton sind jedoch die meisten dieser Teilchen sehr kurzlebig – sie existieren weniger als eine Billionstel Sekunde, was ihre Beobachtung schwierig macht. Um sie herzustellen, muss man hochenergetische Teilchen in einer Maschine wie dem LHC zusammenstoßen. Einmal hergestellt, zerfallen sie schnell wieder. Die Zerfallsprodukte können aber nachgewiesen und somit die Eigenschaften des ursprünglichen Teilchens abgeleitet werden.
Zwei Charm-Quarks, ein Down-Quark
Im Jahr 2017 meldete das LHCb-Experiment die Entdeckung des sehr ähnlichen Teilchens „Xi cc++“, das aus zwei schweren Charm-Quarks und einem Up-Quark besteht. Dieses Up-Quark ist der einzige Unterschied zum neuen „Xicc+“, das an seiner Stelle ein Down-Quark hat.
Trotz der Ähnlichkeit existiert das neue Teilchen aufgrund komplexer Quanteneffekte sechsmal kürzer als sein Gegenstück. Das macht die Beobachtung noch schwieriger. Das neue Teilchen sei das erste, das der LHC nach seiner Generalüberholung 2023 detektiert hat, sagte LHCb-Sprecher Vincenzo Vagnoni. Es werde der theoretischen Physik helfen, Modelle zur starken Wechselwirkung (oder Kernkraft), eine der vier Grundkräfte, zu überprüfen.