21.10.2009

Wenn Kerne aufeinander prallen

Beschleuniger-Experiment erzeugt mehr seltsame Teilchen als erwartet. 

Beschleuniger-Experiment erzeugt mehr seltsame Teilchen als erwartet. 

 

Besteht ein Teilchen auch aus den so genannten Strange-Quarks, so sprechen die Kernphysiker von einem seltsamen Teilchen. Das Xi-Teilchen ist gleich doppelt seltsam, enthält es doch zwei Strange-Quarks. Es existiert überhaupt nur für einen sehr kurzen Augenblick und auch nur, wenn man schwere Atomkerne zur Kollision bringt.  Forscher der HADES (High Acceptance Di-Electron Spectrometer)-Kollaboration haben bei Experimenten am GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt die Bildung von doppelt-seltsamen Xi-Teilchen untersucht. 

Für die Experimente am Schwerionensynchrotron SIS wurden Argon-Atomkerne auf 94 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision mit Kernen gleicher Masse gebracht. Die Reaktionsprodukte dieser Stöße zeichnete das Detektorsystem HADES auf. Bei rund 700 Millionen Kollisionen bildeten sich insgesamt nur 140 Xi-Teilchen, und doch ist dies um eine ganze Größenordnung mehr als nach theoretischen Vorhersagen erwartet. Zudem bildeten sich die Xi-Teilchen schon bei vergleichsweise geringen Energien, bei denen mehrere Kernbausteine ihre Bewegungsenergie kooperativ zusammenlegen müssen, um derart massive und neue Teilchen erzeugen zu können. 

 

Abb.: Schema des Detektorsystems HADES am GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt (Bild: HADES-Kollaboration)

  

Durch Kernstöße verdichtete Kernmaterie wird unter anderem untersucht, um im Labor frühe Evolutionsphasen der Materie im Urknall und die anschließende Bildung der chemischen Elemente nachzustellen. Seltene seltsame Teilchen sind sensible Indikatoren für diese Prozesse. Hochkomprimierte Kernmaterie befindet sich auch heute noch im Inneren von Neutronensternen.

Forschungszentrum Dresden-Rossendorf/KP

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