Quarks sind die kleinsten Bausteine der Materie, und sie finden sich paarweise oder im Terzett zusammen, um z.B. Pionen, Protonen und Neutronen zu bauen – die sogenannten Hadronen. Hat aber ein Experiment im Jahr 2008 eine neue Gattung von Hadronen aus vier Quarks gefunden?

ResearchBlogging.orgQuarks finden sich aus einem Grund zu zwei oder drei zusammen – ihre Ladung. Diese nennt man Farbladung, das hat aber natürlich nichts mit unserer Farbvorstellung zu tun. Es ist aber ein nettes Vehikel, um diese Ladung der Starken Wechselwirkung von der elektrischen Ladung zu trennen. Außerdem gibt es drei verschiedene Farbladungen, z.B. rot, gelbgrün, blau, die zusammen weiß ergeben. Die Antimaterie-Partner der Quarks haben entsprechend Anti-Farben. Jetzt ist die Regel: Quarks können nicht frei sein, sondern müssen sich zu farbneutralen Teilchen zusammenfinden. Die Möglichkeiten sind jetzt klar: rot plus anti-rot ergibt weiß – oder eben drei Farben zusammen. Daraus ergeben sich die Klassen von Hadronen (= Teilchen aus Quarks): Mesonen (Quark-Antiquark-Paar) und Baryonen (drei Quarks oder drei Antiquarks). Aber theoretisch könnte man sich noch weitere Kombinationen vorstellen: Schließlich wären ja auch zwei Quark-Antiquark-Paare neutral. Aber beobachtet hat man sie bisher nicht, und die QCD haben wir nicht gut genug im Griff um sie definitiv vorherzusagen.

Bei BELLE in Japan betreibt man B-Physik. Hier schießt man Elektron auf Positron und versucht, Teilchen mit Bottom-Quarks zu erzeugen. In 2008 hat man besondere Mesonen untersucht aus bottom und anti-bottom, die man Bottonium nennt. Dieser besondere Name wird deswegen vergeben, weil diese Verbindung wie bottom als Elektron und anti-bottom als Proton einem Wasserstoffatom ähnelt. Diese Teilchen bekommen den Buchstaben Y und in Klammern die Masse. Denn in angeregten Zuständen, ähnlich wie in einem Atom, ist ihre Energie und somit Masse höher.
Bei BELLE hat man solche hochangeregten Zustände Y(5S) untersucht, aber festgestellt dass sie viel häufiger zerfallen, als man erwartet hat. Ein neues Paper schlägt nun vor, vielleicht hat man ja stattdessen Tetraquarks erzeugt?

i-e5430ef40ef1b1d3ccf6dd35d3396da5-tetraquark-thumb-250x208.png

In den Physical Review Letters untersuchen Ahmed Ali, Christian Hambrock und Jamil Aslam die Idee, dass ein gebundener Zustand aus vier Quarks aufgetreten ist, eben ein Tetraquark, von ähnlicher Masse. Es bestünde dann nicht nur aus bottom und anti-bottom, sondern auch noch aus einem up-anti-up-Paar. Die Forscher stellen fest: Solch ein Tetraquark würde wohl öfter zerfallen, z.B. in einen Y(2S)-Zustand oder Pionen. Das wäre also eine gute Lösung für das Problem der zu häufigen Zerfälle. Es sollte sogar, eine Mischung aus zwei Tetraquarks mit sehr ähnlicher Masse sein. Mit zusätzlichen Messungen wollen die Experimentatoren bei BELLE diese Hypothese nun überprüfen. Schließlich würde das Studium solcher Tetraquarks uns neue Informationen über die QCD liefern. Es wäre interessant zu erfahren, wie ein solches System zusammenhält.


Ali, A., Hambrock, C., & Aslam, M. J. (2010). Tetraquark Interpretation of the BELLE Data on the Anomalous Υ(1S)π^{+}π^{-} and Υ(2S)π^{+}π^{-} Production near the Υ(5S) Resonance Physical Review Letters, 104 (16) DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.162001

Kommentare (12)

  1. #1 Florian Freistetter
    04/27/2010

    Kann man die Tetraquarks nicht einfach Bubus nennen – klingt irgendwie viel sympathischer 😉

  2. #2 Jörg
    04/28/2010

    Bubu finde ich super, aber da fällt mir gleich die Anekdote von Fran Wilczek zu ein:
    Er hatte nämlich schon immer vorgehabt, mal ein Teilchen Axion zu nennen, nachdem er ein Waschmittel mit dem Namen gesehen hat (!) und beschlossen hatte, das sei ein guter Name für ein Teilchen. Irgendwann war er dann tatsächlich in der Lage ein hypothetisches Teilchen benennen zu dürfen – übrigens ein Kandidat für Dunkle Materie – und es passte sogar, weil es sich aus axialen Strömen ergab. Er habe den “sehr konservativen Reviewern von den Physical Research Letters” nur von den axialen Strömen erzählt, nicht vom Waschmittel, und es hat geklappt!
    Wie kriegen wir jetzt “bubu” an den Reviewern vorbei? und was macht mit den Antiquarks, eigentlich müsste es abaubu heißen…

  3. #3 Lars Fischer
    04/28/2010

    Die Teilchenphysiker sind mit der Bezeichnung Quarks durchgekommen. Da sollte Bubu doch kein Problem sein.

  4. #4 Jörg
    04/28/2010

    Naja, die haben halt in Finnegan’s Wake auch irgendwo “Three quarks for Muster Mark” gefunden und dann behauptet, der Name sei daher. Hat auch super geklappt, wer will schon James Joyce lesen O_o
    Feynman hat die Teile ja “Partonen” genannt, eher langweilig. Wilczek hat die cooleren Namen.

  5. #5 cimddwc
    04/28/2010

    Solange keiner auf die Idee kommt, Tetraquarks jetzt Tetrapak zu nennen… es sein denn, diese Verpackungsfirma finanziert die weitere Forschung. 🙂

  6. #6 rolak
    04/28/2010

    here be gluons

    🙂 nice pun. (found none of ye olde maps)

  7. #7 Physiker
    04/28/2010

    Mit Quarks habe ich zwar weniger zu tun, aber an die additive Farblehre kann ich mich noch gut erinnern:
    rot+grün+blau=weiß (und nicht gelb!)

    Gruß von einem Festkörperphysiker…

  8. #8 Physiker
    05/03/2010

    Nochmal, weil’s vielleicht etwas missverständlich formuliert war:
    “rot, gelb, blau, die zusammen weiß ergeben”
    ist falsch – richtig muss es heißen
    “rot, grün, blau, die zusammen weiß ergeben”
    http://en.wikipedia.org/wiki/Color_charge

  9. #9 Jörg
    05/03/2010

    @Physiker:

    Das war kein Missverständnis, und die Formulierung ist nicht falsch. Die Farben der Quarks haben eben nichts mit echten Farben zu tun, daher habe ich bewusst nicht das übliche Farbmodell genommen. Man könnte genausogut rosa, braun und neonorange nehmen.

  10. #10 Physiker
    05/03/2010

    rosa, braun und neonorange ergeben zusammen auch nicht weiß.
    Es hatte schon seinen Grund, warum man sich bei der Benennung an die Farblehre anlehnte (3-Farben-Theorie, Farbfernsehen, 3 Farb-Rezeptoren,…). Natürlich war die ursprüngliche Benennung mehr oder weniger willkürlich (man hätte genauso gut magenta+cyan+gelb=weiß nehmen können oder andere drei komplementäre Eigenschaften die einen Raum aufspannen). Es ist Konvention unter Physikern, dass die Farbladung die Werte (anti-) rot, grün und blau annehmen kann. Von einer “gelben” Farbladung zu sprechen ist genauso verwirrend/unkonform wie wenn Sie ab heute das up-Quark in ups-Quark umbenennen würden.

    Ich, und wahrscheinlich auch jeder Teilchenphysiker würde unter einer gelben Farbladung eine anti-blaue verstehen. Rot anti-blau und blau spannen aber nicht den kompletten Farbraum auf.

  11. #11 Jörg
    05/03/2010

    Ok, überredet, wenn es Konvention ist will ich mal keine Alleingänge unternehmen 🙂

  12. #12 Chrischi
    05/05/2010

    Also Bubus find gut. Allerdings gibts halt mit fast gleicher Masse noch welche mit d-Quarks, die mit den Bubus zu den physikalischen Tetraquarks mischen, die man schliesslich beobachtet… die dann konsequent Bdbds zu nennen liegt halt leider nicht so gut auf der Zunge.