Mit dem stärksten Teilchenbeschleuniger der Welt haben Physiker am Europäischen Kernforschungszentrum (Cern) sogenannte Pentaquark-Teilchen nachgewiesen. Der US-Physiker Murray Gell-Mann hatte die Existenz von Pentaquarks 1964 postuliert, bislang konnte sie jedoch niemals schlüssig bewiesen werden.

Diese fünfgliedrigen Quarks sind eine Form von Bestandteilen der Materie, die bislang nur in theoretischen Modellen der Teilchenphysik beschrieben wurden. Das Pentaquark wurde nun in Genf am Beschleuniger Large Hadron Collider (LHC) entdeckt, genauer: beim LHCb-Experiment, einem der vier großen am LHC betriebenen Projekte.

"Das Pentaquark ist nicht einfach irgendein Teilchen", erklärte LHCb-Sprecher Guy Wilkinson. "Es stellt eine Möglichkeit dar, Quarks – also die fundamentalen Bestandteile von Protonen und Neutronen – in einem Muster zu vereinigen, das trotz 50-jähriger experimenteller Suche noch nie beobachtet wurde." Protonen und Neutronen sind positiv und neutral geladene Bestandteile der meisten Atome.

Das Pentaquark besteht aus vier Quarks und einem Antiquark. Deren Existenz war erstmals in den sechziger Jahren vorhergesagt worden, maßgeblich von Gell-Mann, der 1969 den Physik-Nobelpreis erhielt. Auf dem Quarkmodell fußt die Vorhersage der Pentaquarks. 

"Die jüngste Beobachtung ermöglicht neue Einblicke in die starken Wechselwirkungen und Bindungen der Quarks in Teilchen wie Protonen und Neutronen. Davon verstehen wir bislang noch zu wenig", erläuterte der Physiker Ulrich Uwer von der Universität Heidelberg. Er ist Sprecher der deutschen Gruppen am LHCb-Experiment, war aber an den Pentaquark-Messungen nicht beteiligt. "Das Pentaquark ist ein sehr kurzlebiges Teilchen. Es zerfällt schnell in kleinere Teilchen wie das aus drei Quarks bestehende Proton." Auch Zustände mit sechs und mehr Quarks seien theoretisch möglich. Im vergangenen Jahr sei das Tetraquark am LHC bestätigt worden.