Das XYZ-Geheimnis bei BESIII
Hadronen sind Elementarteilchen, die durch starke Wechselwirkung zusammengebunden sind. Bis vor kurzem waren nur zwei Klassen von Hadronen-Zuständen experimentell ermittelt worden: Baryonen, bestehend aus drei Quarks und Mesonen, bestehend aus einer Quark-Antiquark-Kombination. Es gibt a priori keinen Grund, warum nur Baryonen und Mesonen als gebundene Zustände von Quarks existieren sollten. EU-finanzierte Wissenschaftler des BESIII-XYZ-Projekts (Understanding the nature of exotic hadrons - charmonium spectroscopy at BESIII) suchten nach Beweisen für die Existenz von exotischen Kombinationen von Quarks unter Verwendung von Daten aus dem Beijing Electron-Positron Collider II (BESIII)- Experiment in China . Als Experiment der ersten Generation startete BES 1989. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Physik von Charm und τ Lepton, die in erreichbaren Centre-of-Mass- Energien zugänglich sind. In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurde hochpräzise Messungen möglich dank der beispiellos hohe Leuchtkraft, die zur Verfügung stand. Dieser einzigartige Datensatz wurde verwendet, um XYZ-Partikel zu untersuchen. Der Ausdruck "XYZ-Teilchen" ist ein Synonym für Hadronen mit einem Charm und einem Anti-Charm-Quark. Wissenschaftler haben ein neues Teilchen namens ψ (13D2) gefunden, das genau im XYZ-Partikelmassenbereich liegt und Eigenschaften in Übereinstimmung mit herkömmlichen Charmonium-Zuständen auf, was darauf hindeutet, dass die Theorie gut funktioniert. Diese Entdeckung ergab, dass das unerwartete Verhalten von XYZ-Teilchen nicht auf Beschränkungen der theoretischen Vorhersagen zurückzuführen ist. Auf der anderen Seite scheinen einige XYZ-Teilchen nicht zu den Standard-Charmonium-Zuständen zu passen. Das BESIII-XYZ-Team hat zum ersten Mal überwältigende Beweise dafür zusammengestellt, dass einige XYZ-Partikel in der Tat exotischer Natur sind und auch miteinander in Verbindung stehen könnten. Insbesondere durch die Analyse von Daten von Anfang 2014 zeigten die Forscher, dass das Teilchen X(3872) das Zerfallsprodukt von anderen potentiell exotischen XYZ-Teilchen, Y(4260), sein. Der Partikel Zc(3900) wurde ebenfalls im Zerfall von Y(4260) gefunden. Diese überraschenden Beobachtungen bedienten einen wichtigen Beitrag, um zwischen verschiedenen theoretischen Szenarien für die XYZ-Teilchen zu unterscheiden. Darüber hinaus haben die BESIII-XYZ-Ergebnisse dazu beigetragen, die Position der Europäischen Hadronenphysik im Physikprogramm zukünftiger Elektron-Positron-Collider zu stärken.
Schlüsselbegriffe
BESIII, Quarks, Hadronen, BESIII-XYZ, XYZ-Teilchen
