Das hypothetische superschwere Boson, dessen Spuren kürzlich beim Large Hadron Collider gefunden wurden, ist möglicherweise nicht der erste Vertreter der "neuen Physik", sondern eine Kombination aus sechs Top-Quarks und sechs Antiquarks, schreiben Physiker in einem Artikel in der elektronischen Bibliothek Arxiv.org
Im Dezember 2015 kursierten in sozialen Netzwerken und Microblogs Gerüchte, dass der LHC Spuren der "neuen Physik" in Form eines superschweren Bosons erkennen könne, dessen Zerfall Photonenpaare mit einer Gesamtenergie von 750 Gigaelektronvolt erzeugt. Zum Vergleich: Das Higgs-Boson hat eine Masse von 126 GeV, und der obere Quark, das schwerste Elementarteilchen, wiegt 173 GeV, was viermal weniger ist als die Masse des Teilchens, das die Photonen erzeugt hat.
CERN-Wissenschaftler hätten bereits im März während der Jahreskonferenz über die neuesten Ergebnisse des LHC die Entdeckung der "neuen Physik" ankündigen können. Sie entschieden sich jedoch laut Quellen aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft, dies nicht zu tun, da der Grad der Zuverlässigkeit der Entdeckung - der wichtigste Parameter für die Teilchenphysik - gerade noch den Wert von 5 Sigma erreichte.
Colin Frogatt von der University of Glasgow (Schottland) und sein Kollege Holger Nielsen, einer der Begründer der Stringtheorie am Niels Bohr Institute (Dänemark), erklären, dass es nicht notwendig ist, eine "neue Physik" zu erfinden, damit solche Teilchen existieren - Es ist möglich, dass dieser Ausbruch durch ein spezielles System von einem Dutzend gewöhnlicher Quarks erzeugt wurde.
Wie Physiker erklären, können zwei oder mehr Elementarteilchen unter bestimmten Umständen spezielle "gebundene Zustände" bilden, in denen die Bewegungsfreiheit durch ihre Wechselwirkung miteinander eingeschränkt ist und in denen sie das System nicht verlassen können, ohne Energie von einer externen Quelle anzulegen. Das einfachste Beispiel für ein solches System ist ein gewöhnliches Wasserstoffatom - es besteht aus zwei Teilchen, einem Elektron und einem Proton, die aneinander gebunden sind und diese Bindung nicht ohne "Hilfe" von Oxidationsmitteln oder Photonen aufbrechen können.
Nach den Berechnungen von Froggatt und Nielsen kann ein ähnlicher und sehr stabiler Zustand in einem System von sechs "normalen" Up-Quarks und ihren sechs Antipoden - Up-Anti-Quarks - auftreten. Laut Wissenschaftlern wird der Austausch von Higgs-Bosonen und Gluonen zwischen diesen Partikeln Kräfte erzeugen, die ein solches Quasimolekül extrem stabil machen.
Insgesamt beträgt die Masse dieser Partikel etwa 2000 GeV, was bedeutet, dass etwa 1350 GeV die Energie der Bindungen zwischen Partikeln ist. Laut Lubos Motl, einem berühmten tschechischen theoretischen Physiker, der in Harvard gearbeitet hat, wird eine so hohe Bindungsenergie schwer zu erklären sein, aber im Prinzip ist es möglich, dies zu tun.
Ein weiteres Problem bei der Froggatt- und Nielsen-Lösung besteht darin, dass der Zerfall eines solchen "Kollektivs" in ein Photonenpaar eine der seltensten Varianten der Vernichtung dieses Teilchens ist. Mit anderen Worten, der LHC sollte zunächst andere Varianten des Zerfalls eines S-Teilchens „gesehen“haben und nicht ein Photonenpaar mit einer Energie von 750 GeV.
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„Es ist äußerst schwer vorstellbar, wie eine so komplexe Struktur überhaupt den Vernichtungsprozess durchläuft - alle 12 darin enthaltenen Partikel sollten fast sofort verschwinden. Dies kann nur in ganz bestimmten Situationen geschehen. In jedem Fall ist die Einfachheit dieses Modells äußerst attraktiv, insbesondere wenn wir keine Spuren einer wirklich neuen Physik finden “, kommentierte Motls Studie.
