Warum überhaupt nach Teilchen suchen? Weil ohne sie die ganze Idee davon, woraus wir, unsere Erde und unser Universum bestehen, zusammenbrechen würde. Physiker sind überzeugt: Neben Protonen, Neutronen und allerhand anderen bekannten Bausteinen, aus denen alles ist, was wir kennen, muss es weitere Teilchen da draußen geben. Denn sonst hinkt die Theorie. Man könnte nicht erklären, woher zum Beispiel Dinge ihre Masse haben. Etwas, das Forscher Supersymmetrie nennen, wäre ohne die Existenz dieser Teilchen alles andere als symmetrisch.

Es war nur 0,0000000000005 Sekunden da

Ein solches neues Teilchen wurde jetzt indirekt nachgewiesen: am Forschungszentrum Cern in Genf, wo der Large Hadron Collider (LHC) steht. In diesem Teilchenbeschleuniger lassen Physiker gezielt Teilchen kollidieren um dann zu beobachten, was entsteht. Für gerade einmal 0,0000000000005 Sekunden muss das neue Teilchen dagewesen sein, berichten die Forscher. Es gehört zur Familie der Baryonen und besteht aus drei sogenannten Quarks – und wurde jetzt im Magazin Physical Review Letters vorgestellt. Nur, was bedeutet das alles? Ein Überblick:

Was wurde entdeckt?

Xi cc++. So lautet der Name des Teilchens. Es entstand, indem die Forscher in dem Teilchenbeschleuniger Protonen mit hoher Geschwindigkeit aufeinander schossen. Nachgewiesen haben sie allerdings nicht das Teilchen selbst, sondern die Bestandteile, in die es im Bruchteil einer Sekunde wieder zerfiel.

Wo und wie existiert dieses Teilchen um uns herum?

Überall und nirgends. Das Teilchen ist Bestandteil unserer Materie. Es ist allerdings sehr kurzlebig. In den Experimenten der Forscher existierte es gerade mal 0,0000000000005 Sekunden. Man könnte auch sagen: Ziemlich kurz. Immerhin war die Zeit lang genug, um es zu studieren und etwa seine Masse zu bestimmen.  

Welche Bedeutung hat diese Entdeckung?

Für den Großteil der Menschheit wohl überhaupt keine. "In unserem täglichen Leben spielt das keine Rolle", erläutert Wilfried Buchmüller, Professor für theoretische Elementarteilchenphysik an der Universität Hamburg und leitender Wissenschaftler am Forschungszentrum DESY.

Warum suchen Forscher dann überhaupt danach?

Für Teilchenphysiker ist die Entdeckung durchaus spannend. Sie eröffne ein ganzes Feld neuer wissenschaftlicher Forschung, sagt Giovanni Passaleva, Sprecher der Kooperation aus mehr als 1.300 Forschern, die mit dem Teilchenbeschleuniger am Cern arbeiten. So könnten Physiker nun "Partner oder Eltern" dieser Teilchen jagen. "Es ist ein weiteres Puzzleteil, das dazu beiträgt, die bisherigen Modelle und Theorien der Teilchenphysik zu verbessern", sagt auch Buchmüller. Vor allem zum Verständnis der Theorie der starken Wechselwirkungen dürfte das neue Teilchen beitragen. Diese Theorie erklärt grob gesagt, was die Atome in ihrem Innersten zusammenhält.

Ist die Entdeckung mit der des Higgs-Bosons vergleichbar?

Nein, das mittlerweile weltberühmte Higgs-Teilchen wurde zwar ebenfalls am Cern entdeckt, viele weitere Gemeinsamkeiten gibt es aber nicht. Das Higgs-Boson ist ein Elementarteilchen, dessen Existenz bereits Jahrzehnte vor seiner Entdeckung vorhergesagt wurde. 2012 wurde es als letztes noch fehlendes Teilchen im Standardmodell der Teilchenphysik nachgewiesen. 2013 erhielten Peter Higgs und François Englert den Physik-Nobelpreis für die Theorie dahinter, stellvertretend für eine Armada an Forschern, die daran gearbeitet hatte. Ohne das Higgs-Boson wäre die Welt unerklärlich.

Das jetzt entdeckte Teilchen hat diese Bedeutung nicht. Aber es ist das erste, das aus zwei schweren und einem leichten Quark besteht – fundamentalen Bausteinen der Materie. Das ist für Teilchenphysiker etwas Besonderes. "Es ist gut denkbar, dass wir in nächster Zeit weitere Teilchen mit anderen Quark-Kombinationen finden", sagt Buchmüller.*

*Korrekturhinweis: Der letzte Teil des Artikels wurde entfernt, da der ursprünglich  genannte Zusammenhang mit der Pentaquark-Entdeckung und einer Messung am Cern, die sich nicht als neues Teilchen entpuppte, hier in die Irre führte.