Physiker erzeugen neuartige Kernmaterie – Erstes Teilchen aus zwei Protonen und einem K-Meson nachgewiesen


Neuartiger Atomkern: Ein K-Meson (rot) schlägt aus einem Helium-3-Kern das Neutron (grün) heraus und bildet zu den beiden Protonen (blau) eine Bindung. © ÖAW/Harald Ritsch
Exotischer Atomkern: Forscher haben erstmals in einem Atomkern zwei Protonen mit einem exotischen Meson gekoppelt – einem kurzlebigen Teilchen aus einem Quark und einem Antiquark. Diese Bindung wurde zwar theoretisch vorhergesagt, konnte aber zuvor nie experimentell nachgewiesen werden. Erst durch den Beschuss von Helium-3 mit energiereichen K-Mesonen gelang es nun, eine solche Meson-Bindung im Atomkern zu erzeugen.

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Mesonen sind die instabilen „Geschwister“ der normalen Kernteilchen wie Protonen und Neutronen. Denn statt aus verschiedenen Quarks bestehen sie aus einem Quark und einem Antiquark. Als Folge löschen sie sich schon Sekundenbruchteile nach ihrem Entstehen selbst aus. Doch es gibt eine Sorte von Mesonen, die etwas länger überleben: Kaonen, auch als K-Mesonen bezeichnet. Diese Teilchen enthalten neben einem Up- oder Down-Quark immer auch ein Strange-Quark oder dessen Antiteilchen.

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