Jetzt muss man die Daten natürlich im einzelnen analysieren und dann sehen, welche möglichen Prozesse zu diesen Daten passen. (Und diese Analysiererei ist ziemlich aufwendig – und ich gebe zu, dass mich das paper hier dann auch abgehängt hat, obwohl das Prinzip schon das ist, das ich im jetzt schon zweimal angepriesenen Artikel erklärt habe (Klickt endlich! $$$$!).) Dabei zeigt sich dann, dass man die Daten am besten wiedergeben kann, wenn man annimmt, dass beim Zerfall des Λb ein Pentaquark ensteht:
Quelle: LHCb, s.u.
Hier haben wir also einen Zustand mit 5 Quarks, zwei ups, ein down, ein charm und ein anti-charm – eben ein pentaquark. Zusätzlich entsteht noch ein negativ geladenes K-Meson.
Tatsächlich braucht man, um die Daten genau wiedergeben zu können, sogar zwei Pentaquark-Zustände mit leicht unterschiedlichen Massen (4.380GeV und 4.4498GeV). Damit ergibt sich dann dieser Fit an die Daten (in schwarz die Messdaten, in rot die Daten der Berechnung im Modell mit den zwei Pentaquarks und der ganze Kram unten ist der jeweilige Beitrag unterschiedlicher Prozesse zum Gesamtergebnis – der magenta-farbene und der blaue Peak sind die Beiträge der beiden Pentaquarks.):
Quelle: LHCb, s.u.
Die Übereinstimmung ist also ziemlich gut (die statistische Sicherheit, dass die Daten tatsächlich auf zwei neue Teilchen hindeuten, liegt bei mehr als 9 Standardabweichungen, was extrem hoch ist).
Es ist allerdings nicht zu 100% sicher, dass die neuen Teilchenzustände auch tatsächlich Pentaquarks sind – es ist theoretisch wohl auch möglich (wenn auch anscheinend nicht sehr wahrscheinlich), dass sie auf einen Bindungszustand zwischen einem Baryon mit drei Quarks und einem Meson mit zwei Quarks zurückzuführen sind, bei dem die beiden Teilchen sich sozusagen “umkreisen”. Höchstwahrscheinlich handelt es sich aber tatsächlich um ein Pentaquark.
Frank Wilczek, eine der Begründerinnen der Theorie der Quark-Farben (Quantenchromodynamik, kurz QCD), sagte zu der Entdeckung “It’s about the most exciting discovery in QCD I could imagine” [das ist so etwa die aufregendste Entdeckung in der QCD, die ich mir hätte vorstellen können]. Auch wenn der LHC ja immer gern so dargestellt wird, als sei seine einzige Funktion der Nachweis des Higgs-Teilchens, sieht man an dieser Entdeckung, dass er eben noch zu ganz anderen neuen Erkenntnissen gut ist.
Als nächstes wird man sicherlich daran gehen, die Daten weiter zu untersuchen und vermutlich auch versuchen, das neue Pentaquark an anderen Beschleuigern nachzuweisen, um seine Eigenschaften genauer zu verstehen. Und sicherlich wird man jetzt auch nach weiteren Pentaquark-Zuständen suchen, die bei anderen Energien auftreten. Die Entdeckung des Pentaquarks eröffnet also eine ganze Reihe neuer Möglichkeiten, um das Verhalten von Quarks besser zu verstehen.
LHCb collaboration, Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ0b→J/ψK−p decays, arXiv:1507.03414
Matthew Chalmers, ,Forsaken pentaquark particle spotted at CERN, Nature 523,267–268()doi:10.1038/nature.2015.17968
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