Mögliches Modell des Pentaquark

"Das Pentaquark ist nicht einfach irgendein Teilchen. Es stellt eine Möglichkeit dar, Quarks – also die fundamentalen Bestandteile von Protonen und Neutronen – in einem Muster zu kombinieren, das trotz 50 Jahren experimenteller Suche noch nie gefunden wurde", erklärte der Sprecher des LHCb-Experiments am CERN, Guy Wilkinson, bei dem das sehr kurzlebige Teilchen mit fünf Quarks eher zufällig aufgespürt wurde.
Das Pentaquark war schon in den 1960er-Jahren vom Entdecker der Quarks, Murray Gell-Mann, vorhergesagt worden. Doch bisher war kein Nachweis gelungen. Nun könnten die Physiker am LHC das geschafft haben. Nach Angaben der Forscher hat es eine Masse von 4,38 bis 4,45 Giga-Elektronenvolt und ist damit gut vier Mal so schwer wie ein Proton. Wie die fünf Teilchen miteinander verbunden sind, ist noch unklar. Weitere Analysen sollen folgen. "Seine Eigenschaften zu studieren, könnte uns dabei helfen, besser zu verstehen, wie die normale Materie, aus der wir alle bestehen, zusammengesetzt ist", so Wilkinson.

CERN-Direktor Rolf Heuer

"Wir haben eine Entdeckung: Wir haben ein Teilchen gefunden, das konsistent mit dem Higgs-Boson ist", verkündete CERN-Generaldirektor Rolf Heuer am 4. Juli 2012 im Auditorium des Forschungszentrums in Genf. Damit bestätigte er offiziell: Das letzte bislang nicht nachgewiesene Teilchen ist anscheinend entdeckt. Ob es sich bei dem neu entdeckten Teilchen aber wirklich um das mysteriöse Higgs-Boson handelt, wissen die Wissenschaftler erst, wenn sie alle Messdaten ausgewerten haben.

Im September 2011 hatten CERN-Forscher Messungen veröffentlicht, die nahelegen, dass manche Elementarteilchen schneller als das Licht unterwegs sein könnten. Das hätte Einsteins Relativitätstheorie infrage gestellt. Doch die überraschenden Ergebnisse können in weiteren Versuchen nicht mehr erreicht werden. Das Team berichtet bereits Ende Februar 2012 von Fehlerquellen im Versuch, unter anderem war ein Glasfaserkabel defekt. Am 8. Juni bestätigt das CERN dann offiziell, dass die früheren Ergebnisse falsch waren. "Die vom CERN nach Gran Sasso gesendeten Neutrinos respektieren die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung", heißt es trocken in der offiziellen Mitteilung.

Via Twitter vermeldet das CERN, dass im Teilchenbeschleuniger LHC Protonen mit neuer Rekordenergie kollidiert sind: Die Energie betrug erstmals acht Tera-Elektronenvolt (8 teV). Ausgelegt ist der LHC auf 14 TeV, bisher waren nur sieben erreicht worden. Bei den Kollisionen entstehen zahlreiche Folgeteilchen. Die Physiker möchten unter anderem herausfinden, ob sich darunter auch das "Higgs-Teilchen" befindet. Müsste die Existenz dieses - nach dem britischen Physiker Peter Higgs benannten - Teilchens ausgeschlossen werden, stünde auch das theoretische Standardmodell vom Materienaufbau auf der Kippe.

Ein neues Experiment wirft Zweifel an den spektakulären Messungen vom Herbst 2011 auf: Damals hatten Forscher überlichtschnelle Neutrinos gefunden. Physiker der "Icarus"-Forschungsgruppe am CERN können diese Beobachtung nicht bestätigen. Bei ihrem Experiment haben die extrem leichten Elementarteilchen die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten.

Die Annahme, dass manche Neutrinos schneller als Licht unterwegs seien, könnte auf Messfehlern beruhen: Ein kaputtes Glasfaserkabel und ein unzuverlässig arbeitendes GPS-Gerät haben die Geschwindigkeitsmessungen vielleicht beeinflusst, räumen die Wissenschaftler ein. Weitere Tests sollen die wahre Schnelligkeit der Teilchen nun ans Licht bringen.

Laut CERN haben Physiker in einem neuen Versuch wieder Teilchen unter Italien hindurchgeschossen, aber dieses Mal mit einer "präziseren" Methode nachgemessen. Das Ergebnis ist das gleiche wie im Versuch vom September: Die Teilchen waren schneller als die errechnete Lichtgeschwindigkeit. Mit dem Test kann zwar eine potenzielle Fehlerquelle des ersten Versuchs ausgeschlossen werden. Dennoch gab sich das CERN vorsichtig. Die beobachtete Anomalie bei der Neutrino-Reisezeit der Teilchen vom CERN ins rund 730 Kilometer entfernte Grand Sasso in den Abruzzen bedürfe nach wie vor weiterer Überprüfung und unabhängiger Messungen, bevor sie widerlegt oder bestätigt werden könne.

Winzige Elementarteilchen sollen bei einem europäischen Experiment nach jüngsten Messungen schneller als das Licht unter Italien hindurchgerast sein. Die Lichtgeschwindigkeit gilt nach der Relativitätstheorie als Tempogrenze im Universum und ist bislang in keinem Experiment durchbrochen worden. Die Neutrinos waren bei dem Opera-Experiment 0,025 Promille zu schnell unterwegs. Unabhängige Messungen müssen dieses Ergebnis jetzt bestätigen. Vorerst gehen die Forscher trotz aller technischen Präzision von einem Messfehler aus.

Der weltgrößte Teilchenbeschleuniger LHC soll bis Ende 2012 mit einer Leistung von 3,5 Teraelektronenvolt (TEV) pro Strahl laufen. Erst dann folgt die zeitraubende Umstellung auf die volle Leistung von sieben TEV pro Strahl, die rund ein Jahr dauern soll. CERN-Forschungsdirektor Sergio Bertolucci sagte, es bestehe die Möglichkeit, dass bis Ende des Jahres 2012 neue Teilchen - wie das Higgs Boson - entdeckt werden könnten.

Erstmals lassen die Forscher im LHC-Teilchenbeschleuniger Blei-Atomkerne aufeinanderprallen. Es entstehen dabei zehn Milliarden Grad heiße, subatomare Mikro-Feuerbälle. Sie sind eine Million Mal heißer als das Zentrum der Sonne. Bei diesen Temperaturen schmelzen Protonen und Neutronen, aus denen die Atomkerne bestehen - das ist ein "Mini-Urknall".

"Ich freue mich darauf, ein kleines Stückchen von dem zu erforschen, woraus das Universum eine millionstel Sekunde nach dem Urknall bestand", sagt David Evans von der Universität Birmingham. Bei den jetzt erreichten Temperaturen entsteht eine heiße Suppe aus Quarks und Gluonen, den Bausteinen von Protonen und Neutronen. Die Forscher wollen mit dem Experiment mehr über die "Starke Kraft" lernen, die Atomkerne zusammenhält.

Zwei misslungene Versuche, dann hat es doch noch geklappt: Die Forscher am CERN beschleunigen zwei Protonenstrahlen auf insgesamt sieben Tera-Elektronenvolt (TeV) und lassen sie zusammenprallen. Mit nahezu Lichtgeschwindigkeit werden die zwei Strahlen durch die ringförmige Röhre gejagt. Zunächst bremst das Sicherheitssystem des Beschleunigers die Versuche ab, dann gibt es noch Probleme mit der Energieversorgung. Erst beim dritten Versuch läuft alles nach Plan. Nun wird der LCH für das nächste Ziel neu ausgerichtet: 14 TeV.

Am 19. März gelingt eine Kollision mit 3,5 Tera-Elektrovolt. Auch dies ist schon ein Crash mit Rekordenergie. Erst weniger Wochen vorher war der LHC wieder in Betrieb genommen worden. Seit Dezember 2009 war der Beschleuniger stillgestanden. Am 28. Februar 2010 wird der ringförmige Tunnel des Kernforschungsinstituts CERN wieder in Betrieb genommen.

Wasserstoff-Atomkerne werden auf eine Geschwindigkeit katapultiert, die bisher von irdischen Beschleunigern unerreicht ist. Die beiden Protonenstrahlen im LHC erreichen die größte bis dahin gemessene Energiemenge. Mit 1,18 TeV schlagen sie den bisherigen Rekord von 0,98, der vom US-amerikanischen Beschleuniger Tevatron in Chicago stammt. Dieser Erfolg ist für die Forscher am CERN aber nur ein Zwischenschritt. Das eigentliche Ziel ist, Bedingungen wie beim Urknall zu simulieren.

Um 10.28 Uhr MEZ umrundete der erste Strahl mit Atomkernen den Tunnel des LHC. "Ein historischer Moment", sagte damals Rolf-Dieter Heuer, der designierte Generaldirektor des Europäischen Forschungszentrums für Teilchenphysik CERN. Doch eine Panne im Kühlsystem legte die "Urknallmaschine" schon neun Tage später wieder lahm. Erst am 20. November 2009 konnte der Teilchenbeschleuniger neu gestartet werden.