Nie zuvor gesehene Teilchen entdeckt am Schweizer Collider

Zwei neue Elementarteilchen haben bei der weltweit größten Atom Smasher aufgetaucht. Nie zuvor gesehene Partikel könnten Physiker Schlüsselinformationen über die Bausteine der Materie im Universum aufzulesen.

Der Large Hadron Collider (LHC) in der Nähe von Genf, Schweiz, ist ein wahres Partikel Piñata: die riesige unterirdische Maschine zwei Strahlen von Protonen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zerschlägt sie zusammen. Auseinanderbrechen der Protonen mit so viel Energie erzeugt eine Dusche neuer Teilchen für Wissenschaftler studieren.

Eines der Experimente am LHC, genannt LHCb, identifiziert zwei nie zuvor gesehene Baryon Partikel in ihrem jüngsten Partikel-Cache. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

"Natur war so freundlich und gaben uns zwei Teilchen für den Preis von einem" sagte Matthew Charles von der CNRS LPNHE Labor an der Universität Paris VI, in einer Erklärung.

Die neuen Partikel sind bekannt als Xi_b "- und Xi_b *-, und werden jeweils bestehend aus drei Quarks. Quarks sind vermutlich wirklich fundamentalen Teilchen, was bedeutet, dass sie nicht aus kleineren Teilchen bestehen. Ein Schlüsselbestandteil in Atomen, Protonen bestehen auch aus drei Quarks.

Xi_b' - und Xi_b * - bestehen aus einem Down-Quark, ein Strange-Quark und ein unten Quark (auch Beauty-Quark). Andere Partikel, die aus diesem gleichen Quark-Kombination wurden am LHC in 2012 und durch Experimente am Fermi National Accelerator Laboratory im Jahr 2007 gesehen.

So was macht Xi_b' - und Xi_b * - einzigartig? Die in ihnen enthaltenen Quarks haben verschiedene "Spins" – eine wichtige Eigenschaft von Teilchen, die eine Zahl und eine Richtung umfasst. Unterschiede in der Quark-Spins können zwei Teilchen einzigartig machen, auch wenn sie die gleiche Kombination von Quark-Typen enthalten.

Die unterschiedlichen Spin führen auch Xi_b' - und Xi_b * - leicht unterschiedlichen Massen, das Erkennen von ihnen entscheidend. In der Tat, "Wenn [Xi_b'-] war nur ein wenig leichter, wir würden nicht es überhaupt gesehen haben" mit dem Ansatz der Wissenschaftler, sagte Charles.

Bis jetzt scheinen die neuen Partikel die Wissenschaftler so verhalten werden vorausgesagt, sie würden. Physiker haben sich alle Teilchen zugeordnet, die aus verschiedenen Quark-Kombinationen kommen sollte. Dies ist Teil des Standardmodells – die amtierende Theorie der Elementarteilchenphysik, die beschreibt, wie das Universum Verhalten soll. Wissenschaftler sagen, dass die Existenz aller Teilchen des Standardmodells der erste Schritt ist bei der Suche nach Physik, die über das Standardmodell hinausgeht – das verstößt gegen die Regeln.

"Wenn wir neue Physik jenseits des Standardmodells finden wollen, wir müssen zuerst ein scharfes Bild," sagte LHCbs-Physik-Koordinator Patrick Koppenburg Nikhef Institute in Amsterdam. "Solche hochpräzisen Studien hilft uns zu Standardmodell Effekte nichts neues oder unerwartete in Zukunft unterscheiden."

Auf 4. Juli 2012 verkündete Wissenschaftler am LHC sie gefunden hatten, ein Elementarteilchen bezeichnet das Higgs-Boson, das dazu beitragen könnten, dass Wissenschaftler verstehen wie Materie Masse besitzt. Das Higgs ist gedacht, um ein Feld zugeordnet werden, die Masse auf Teilchen vermitteln kann, die es durchlaufen. Die Entdeckung des Higgs-Bosons lang ersehnte vertreten auch das letzte Stück des Puzzles durch das Standardmodell vorhergesagt.

Die neue Baryon Partikel wurden aus Daten von 2011 bis 2012 erkannt. Nach einem langen Shutdown für Upgrades Wissenschaftler bereiten den LHC zusammenstoßenden Teilchen einmal wieder von vorne anfangen, aber bei höheren Energien und mit mehr intensive Strahlen als je zuvor, nach CERN, die Forschungseinrichtung, die den LHC betreibt. Die Collider wird voraussichtlich bis zum Frühjahr 2015 neu zu starten.

Das neue Werk erscheint online und wurde in der Fachzeitschrift Physical Review Letters eingereicht.

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