Tetraquark

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P_E_T_E_R

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Schon wieder ein Tetraquark: Z (4430)

LHCb collaboration: R. Aaij et al. - arxiv.org/abs/1404.1903 - Observation of the resonant character of the Z(4430)- state

Teilchen, welche der starken Wechselwirkung unterliegen, werden allgemein als Hadronen bezeichnet, und davon gibt es solche, welche aus drei oder zwei sog. Valenzquarks bestehen. Die Quarkdrillinge werden als Baryonen bezeichnet. Protonen und Neutronen in den Atomkernen sind die bekanntesten Vertreter dieser Teilchenklasse. Außerdem gibt es noch Quarkzwillinge, die sog. Mesonen. Aber das war's dann schon, jedenfalls bis vor kurzem waren Hadronen mit mehr als drei Valenzquarks trotz intensiver Suche danach unbekannt.

Vor kurzem wurden dann aber doch solche exotischen Gebilde aus vier Quarks nachgewiesen. Da war zunächst einmal das Z_c (3900), welches an e+e- Kollidern in Japan und China von Belle und BES-III entdeckt wurde. Und dann eine weitere Entdeckung von Belle unter der Bezeichnung Z(4430), die ebenfalls als sog. Tratraquark gedeutet wird.

Dieses Teilchen konnte jetzt auch am LHC am CERN nachgewiesen werden, und zwar mit einer überwältigenden Statistik.

Spiegel - Exotisches Teilchen: Physikern gelingt Nachweis eines Partikels aus vier Quarks

Neben den seit langem etablierten Quark-Zwillingen und Quark-Drillingen gibt es nun anscheinend auch noch ganz exotische Vierlinge ...
 
Zitat von Alexander_Funk:
aus welchen Quarks besteht nun dieses Teilchen?
Wenn es denn tatächlich Bindungszustände aus vier Quarks sind, dann folgt aus den Zerfallspodukten die folgende Zusammensetzung, wobei statt Down + Anti-Up auch die entgegengesetzt geladene Konfiguration mit Anti-Down + Up vorkommen sollte:

Z (4430) = Charm + Anti-Charm + Down + Anti-Up

X (3872) = Charm + Anti-Charm + Up + Anti-Up

Z_c (3900) = Charm + Anti-Charm + Down + Anti-Up

Y (4140) = Charm + Anti-Charm + Strange + Anti-Strange

Es werden aber auch quasi-molekulare Bindungszustände zwischen gewöhnlichen Mesonen aus jeweils zwei Quarks für möglich gehalten.


 
Hallo Peter,

weißt Du wie stabil diese Verbindungen sind?

Gruß

Martin
 
Zitat von Martin_D1:
weißt Du wie stabil diese Verbindungen sind?
Sorry Martin, ich habe jetzt erst Deine Frage entdeckt ...

Solche resonanten Verbindungen sind sehr instabil und kurzlebig, und zwar umso mehr, je größer die Breite Γ der resonanten Massenverteilung ist. Dieser Zusammenhang ergibt sich aus der Unschärferelation

Γ τ ~ h/(2π)~ 6.582 x 10^-22 MeV s

Daraus ergibt sich für die Lebensdauer

τ ~ 6.582 x 10^-22 MeV s / Γ

Für die hier thematisierte Z(4430) Resonanz wurde eine Zerfallsbreite von 172 ± 13 MeV gemessen. Daraus folgt eine Lebensdauer von (3.8 ± 0.3) x 10^-24 s. Zur Veranschaulichung: das ist etwa die Zeit, die das Licht zum Durchqueren eines Protons benötigt!

Die Lebensdauer solcher Quarkverbindungen lässt sich also aus der Resonanzbreite der Massenverteilung erschließen. Gemessen an alltäglichen Zeitabläufen ist das in jedem Fall unvorstellbar kurz. Wenn Du also überlegst, so ein Tetraquark mal mit der Pinzette zu greifen, vergiss es ...

Gruß, Peter
 
Hallo Peter,

danke für Deine Antwort.
Die Pinzette müsste ja auch wirklich sehr fein sein. ;-)

Ist es denkbar, das zu Entstehungszeiten des Universums als die Randparameter Dichte, Druck und Temperatur deutlich anders waren, solche Teile länger existiert haben?
Ja vielleicht sogar in Verbindungen eingegangen sind?

Gruß

Martin
 
Zitat von Martin_D1:
Ist es denkbar, das zu Entstehungszeiten des Universums als die Randparameter Dichte, Druck und Temperatur deutlich anders waren, solche Teile länger existiert haben? Ja vielleicht sogar in Verbindungen eingegangen sind?
Hallo Martin, innerhalb der berühmten ersten drei Minuten nach dem Big Bang gab es sicherlich solche Bedingungen, aber diese Phase dauerte nur kurz. Heutzutage exitiert Quarkmaterie in makroskopischen Dimensionen möglicherweise im Inneren von Neutronensternen, ist aber etwas spekulativ:

Quark Star

It is theorized that when the neutron-degenerate matter, which makes up neutron stars, is put under sufficient pressure from the star's own gravity or the initial supernova creating it, the individual neutrons break down into their constituent quarks (up quarks and down quarks), forming what is known as quark matter. This conversion might be confined to the neutron star's center or it might transform the entire star, depending on the physical circumstances. Such a star is known as a quark star.

Gruß, Peter
 
Zitat von P_E_T_E_R:
Heutzutage exitiert Quarkmaterie in makroskopischen Dimensionen möglicherweise im Inneren von Neutronensternen, ist aber etwas spekulativ:
...

Hallo Peter,

das regt die Phantasie an. Ist es denkbar, das man eines Tages, solche Randbedingungen im Labor schaffen kann (ähnlich Fusionsreaktor), um genügend Material zu sammeln, um die chemischen Eigenschaften zu erforschen.
Vielleicht gibt es ja Stabilitätsinseln, die dann ganz neue Werkstoffe mit bisher ungeahnten Eigenschaften offenbaren.

Gruß

Martin
 
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