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Was sind Hadronen?

Hadronen/PANDA     -    Kontakt:     Prof. Dr. Klaus J. Peters     (weitere Informationen)

Hadronen sind Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterliegen und von ihr zusammengehalten werden. Im Gegensatz zu den Leptonen (wie etwa Elektronen) sind sie nicht elementar, sondern bestehen üblicherweise aus den elementaren Quarks und Anti-Quarks. Zwei Hadronentypen wurde bisher in vielfältigen Manifestationen nachgewiesen: Baryonen, die aus drei Quarks und Mesonen, die aus einem Quark und einem Anti-Quark bestehen. Die bekanntesten Baryonen sind Protonen und Neutronen, den Bausteinen aller unserer Atomkerne. Seit kurzem gibt es aber auch Evidenz für Hadronen mit mehr als 3 Quarks, die man etwa Tetraquarks (4) und Pentaquarks (5) nennt.

Die Beobachtung des Zc(3900)± mit einem Minimum von 4 Konstiuentenquarks war eine der größten Entdeckungen in diesem Jahrzehnt und das Top Highlight des Jahres 2013 in Physik (Quelle APS).

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Das PANDA Experiment ist die Hauptaufgabe der Hadronenphysik an der GSI und das ultimative Werkzeug für die zukünftige welt-weite Hadronenphysik. Es verwendet einen vielseitigen Detektor und ist eines der Schlüsselexperimente der im Bau befindlichen Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR). Sie wird auf dem Gelände der GSI, Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt, Germany, errichtet. Antiprotonen, die von einem primären Protonenstrahl via Kollissionen erzeugt werden, füllen den High Energy Storage Ring (HESR) in dem die Antiprotonen mit einem fixierten Protonen- oder einem nuklearen Target innerhalb des PANDA-Detektors kollidieren um die Struktur und Dynamik von Hadronen zu untersuchen.

Der PANDA-Detektor ist im Bau an dem eine Vielzahl von, überall auf dem Globus verteilten, Instituten beteiligt sind. Die technische Koordination liegt hierbei bei PANDA at GSI and FAIR. GSI ist an vielen Aspekten von PANDA z.T. zentral beteiligt.

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Das BES III Experiment am BEPC-2 Elektron-Positron Collider am IHEP in Beijing (China) arbeitet bei Kollisionsenergien von 3,5 GeV bis 4,7 GeV zur Spektroskopie und der Strukturuntersuchung von leichten und schweren Hadronen und ist seit 2008 in Betrieb. Dabei schaut das Experiment schon auf einen beeindruckende Liste wichtiger Resultate zurück, wie etwa die Entdeckung und Vermessung des Zc(3900)± oder des X0(1835).

Der Fokus der GSI-Gruppe in BES III is dabei die Suche nach weiteren XYZ-Zuständen und der Bestimmung statischer und dynamischer Eigenschaften wie Spin, Parität und deren Zerfälle.

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Das GlueX-Experiment in Hall-D am CEBAF im Thomas Jefferson National Lab (USA) nutzt einen (polarisierten) Photonenstrahl mit Energien bis 12 GeV um konventionelle und exotische Hadronen mit einem Protonen- oder nuklearen Target zu erzeugen. Es ist Teil des JLab12-Upgrades, das gerade fertiggestellt wurde und mit dem regulären Betrieb begonnen hat.

Der Schwerpunkt der GSI-Gruppe in GlueX ist die Entwicklung des GlueX-DIRC zusammen mit MIT, JLab und der Indiana Universität und der Suche nach exotischen Strangeonium-Systemen und der Bestimmung ihrer statischen und dynamischen Eigenschaften, wie Spin, Parität und Zerfällen.

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