Physiker der GlueX-Kollaboration am Thomas-Jefferson-Nationalbeschleunigerlabor suchten nach Bestätigung für die Existenz des rätselhaften Teilchens Y(2175) – eines möglichen Kandidaten für exotische Zustände von Strangonium.
Statt des erwarteten Signals in den Daten der Photoproduktion an einem Protonentarget traten zwei andere Signale auf.
Eines davon, bezeichnet als Y(2240), hat eine Masse von etwa 2,24 GeV und erreichte eine statistische Signifikanz von 5σ – ein Niveau, das etwa 99,9994 % Sicherheit entspricht.
Das zweite Signal, X(1830) mit einer Masse von etwa 1,82 GeV, zeigte eine Signifikanz von 3σ.
Beide Objekte könnten zur Familie der exotischen XYZ-Zustände gehören, die nicht in das Standardbild von Quark-Antiquark-Paaren passen.
Die Studie wurde in Physical Review Letters veröffentlicht und basiert auf Daten eines Experiments, bei dem ein Strahl hochenergetischer Photonen mit einem Flüssigwasserstofftarget wechselwirkte.
„Wir suchten nach einem bestätigten XYZ-Kandidaten mit einem Photonenstrahl, fanden aber zwei andere Strukturen“, bemerkte Malte Albrecht vom Jefferson Lab.
Zuvor wurde Y(2175) nur in Prozessen der Elektron-Positron-Annihilation an den Beschleunigern BaBar, BES und Belle beobachtet.
Nun wurden solche Signale erstmals in der Photoproduktion erhalten, was einen neuen Kanal für die Untersuchung exotischer Hadronen eröffnet.
Wie genau Quarks und Gluonen diese ungewöhnlichen Konfigurationen bilden, ist eine Frage, die Theoretiker und zukünftige Experimente beantworten müssen.
Die Ergebnisse setzen auch eine Obergrenze für die Wahrscheinlichkeit der Produktion von Y(2175) in der Photoproduktion und legen den Grundstein für breitere Messungen der Hadronenspektroskopie an der GlueX-Anlage.
