Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nachgewiesen: Ein neues Elementarteilchen - Theoretische Voraussagen der RUB-Physiker bestätigt

21.01.2009
Den Nachweis für ein neues Elementarteilchen haben Prof. Dr. Maxim V. Polyakov (Theoretische Hadronenphysik, RUB) und Prof. Dr. Viatcheslav Kuznetsov (Kyungpook Universität, Korea) erbracht: Das neue Teilchen N*(1685) (sprich N star) stellt einen angeregten Zustand des Nukleons (Protons oder Neutrons) dar, auch Resonanzanregung genannt.

Das Studium dieser Resonanzanregungen liefert wertvolle Informationen zur inneren Struktur der Bausteine der Materie. "Das ist so wie wir durch Anregung der Saiten einer Geige ihre Qualität beurteilen können", vergleicht Prof. Maxim V. Polyakov. Die Forscher berichten in "Letters to Journal of Theoretical and Experimental Physics".

Zwei Besonderheiten zeichnen N* aus

Vor genau 40 Jahren erhielt Luis Walter Alvarez den Nobelpreis für "die Entdeckung einer großen Anzahl resonanter Zustände". Einen dieser Zustände, der theoretisch vor einigen Jahren vorausgesagt worden war, konnten die Forscher jetzt experimentell belegen, indem sie Atomkerne mit Photonen beschossen und sie so in Schwingungen versetzten. Zwei Besonderheiten unterscheiden N*(1685) von den bekannten Resonanzanregungen der Materie: Zum einen lebt N*(1685) etwa zehnmal länger. Im Fachjargon heißt es, N*(1685) habe eine ungewöhnlich schmale Breite, was allerdings auch hohe Anforderungen an die Experimentiergenauigkeit zur Folge hat: Man muss viel genauer "zielen", um diese Resonanzanregung zu treffen. Die andere Besonderheit ist, dass N*(1685) bei Beschuss sehr viel leichter aus dem Neutron als aus dem Proton hervorgeht. In die üblichen baryonischen Resonanzzustände dagegen werden Neutronen und Protonen gleich leicht versetzt.

Fünf oder mehr Quarks sind nötig

Die Anregung zur experimentellen Suche nach N* gaben theoretische Untersuchungen, denen neue Vorstellungen über die Struktur der Atomkernbausteine zugrunde liegen. Laut dieser Vorstellung können die Elementarteilchen als sog. Solitonen, also nicht lineare solitäre Wellen, betrachtet werden. Diese Idee existiert seit 1962. Die neuen Entwicklungen dieser Betrachtungsweise eröffnen jetzt die Möglichkeiten, nicht nur den Grundzustand, sondern auch die angeregten Zustände des Nukleons zu beschreiben. Die Eigenschaften der Resonanzanregungen erfordern allerdings eine Beschreibung, die nicht nur auf den wohlbekannten drei Quarks beruht, sondern auch fünf- oder mehr-Quark Zustände oder dessen Superposition umfasst.

Umstrittener und berühmter Verwandter

N* gehört nach den theoretischen Rechnungen zu einer Gruppe von zehn Teilchen ähnlicher Struktur, zusammengefasst unter dem Begriff "Anti-Dekuplett" (Anti-Zehnling). Ein Bestandteil dieser Gruppe ist das weltberühmte, aber immer noch umstrittene Theta+, ein exotisches Baryon, das nicht aus drei, sondern aus vier Quarks und einem Antiquark besteht. Vorausgesagt 1997 von Dimitri Diakonov, Victor Petrov und Maxim V. Polyakov, wurde es 2003 und 2004 in mehreren Experimenten identifiziert, dann aber in ebenso vielen nicht gefunden. Jetzt ist eine druckfrische Arbeit einer Japanischen Gruppe um Takashi Nakano erschienen, die eine neue und überzeugende Evidenz für die Existenz von Theta+ liefert und dabei indirekt auch die Strukturüberlegungen zu N*(1685) unterstützt. "Auf jeden Fall liegt bei N*(1685) ein Teilchen vor, dessen Zerfallsbreite wie beim Theta+ ganz wesentlich kleiner ist als die aller anderen baryonischen Teilchen", so Prof. Dr. Klaus Goeke vom Institut für Theoretische Physik der RUB. "Wenn sich das bestätigt, haben wir eine neue und ganz besondere Teilchensorte im Zoo der Elementarteilchen."

Vorhersagen vor fünf Jahren

Vor fünf Jahren wurden Teilchen der N* Sorte u.a. von Maxim V. Polyakov vorausgesagt, und zwar genau mit den erwähnten besonderen Eigenschaften. Experimentelle Daten, die man mit einem solchen Teilchen weitgehend erklären kann, wurden 2007 von der Kollaboration GRAAL publiziert und kürzlich durch das Experiment ELSA/TAPS am Bonner Elektronenbeschleuniger ELSA bestätigt. Hierbei wurden Photonen auf Nukleonen geschossen, wodurch das N* erzeugt wurde, das dann nachweislich in ein Eta-Meson (instabiles Teilchen aus einem Quark und einem Antiquark) und ein Nukleon zerfiel. Die Bochumer Theoretiker, insbesondere Maxim V. Polyakov, haben die Auswertung dieser Experimente teilweise im Rahmen des Transregio-Sonderforschungsbereichs (Bonn, Bochum, Gießen) begleitet.

Titelaufnahme

V. Kuznetsov, M.V. Polyakov: New Narrow Nucleon N*(1685). In: JETP Letters, 2008, Vol. 88, No. 6, pp 347-350, DOI: 10.1134/S002136400818001X

Weitere Informationen

Prof. Dr. Maxim V. Polyakov, Prof. Dr. Klaus Goeke, Institut für Theoretische Physik II der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel: 0234/32-23707, E-Mail: klaus.goeke@ruhr-uni-bochum.de, maxim.polyakov@tp2.ruhr-uni-bochum.de, Internet: http://www.tp2.ruhr-uni-bochum.de

Redaktion: Meike Drießen

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.tp2.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenverschränkung auf den Kopf gestellt
22.05.2018 | Universität Innsbruck

nachricht Kosmische Ravioli und Spätzle
22.05.2018 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Im Focus: LZH showcases laser material processing of tomorrow at the LASYS 2018

At the LASYS 2018, from June 5th to 7th, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) will be showcasing processes for the laser material processing of tomorrow in hall 4 at stand 4E75. With blown bomb shells the LZH will present first results of a research project on civil security.

At this year's LASYS, the LZH will exhibit light-based processes such as cutting, welding, ablation and structuring as well as additive manufacturing for...

Im Focus: Kosmische Ravioli und Spätzle

Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle. Das enthüllten Bilder der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher der Universität Bern erstmals zeigen, wie diese Monde entstanden sind. Die eigenartigen Formen sind eine natürliche Folge von Zusammenstössen zwischen kleinen Monden ähnlicher Grösse, wie Computersimulationen demonstrieren.

Als Martin Rubin, Astrophysiker an der Universität Bern, die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, war er verblüfft. Die Nahaufnahmen der...

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskopie der Zukunft

22.05.2018 | Medizintechnik

Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics