Forschung

Uni Hamburg und DESY entdecken Hinweise auf neues Teilchen

8. August 2025
Toponium stellt bisherige Annahmen der Quantenphysik bei Top-Quarks in Frage

Wissenschaftler:innen im Exzellenzcluster Quantum Universe, ein Projekt der Universität Hamburg (UHH) in Kooperation mit dem Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY, haben Hinweise auf ein bisher unbekanntes Teilchen gefunden: das sogenannte Toponium. Darauf deuteten Signale in zwei Experimenten am Teilchenbeschleuniger des CERN, einer Großforschungseinrichtung für physikalische Grundlagenforschung bei Genf, hin. Mit dieser Entdeckung könnte die grundlegende Struktur aller Materie noch detaillierter entschlüsselt werden.

Durchbruch für die Forschung

„Dieses Ergebnis könnte die Lehrbücher umschreiben. Es stellt Dinge infrage, die Generationen von Physikerinnen und Physikern für selbstverständlich hielten“, erklärt Christian Schwanenberger, Professor für Experimentalphysik an der UHH und beteiligt am Compact-Muon-Solenoid-Experiment (CMS). Bisher war man davon ausgegangen, dass das Top-Quark – das schwerste bekannte Elementarteilchen – so kurzlebig ist, dass sich ein Verschmelzen mit seinem Antiteilchen zu einem gebundenen Zustand nicht nachweisen lässt. Die neuen Messergebnisse stellen diese Annahme infrage. „Wir waren uns sicher, dass ein solches Teilchen nicht beobachtet werden kann“, sagt Alexander Grohsjean, der an der UHH ebenfalls im Rahmen des CMS forscht. 

Toponium könne der Physik dabei helfen, die starke Wechselwirkung zu untersuchen: eine der vier fundamentalen Kräfte der Natur, die Quarks zu Protonen und Neutronen bindet. Gleichzeitig soll Toponium neue Möglichkeiten eröffnen, das Verhalten von Top-Quarks selbst genauer zu erforschen.

Seltenste und flüchtigste Prozesse nun messbar

Es gehe nicht nur darum, ein neues Teilchen zu entdecken, sagt Laurids Jeppe, Doktorand an der Uni Hamburg und Teil des CMS-Forschungsteams am DESY. „Es zeigt, dass wir inzwischen eine Präzision erreicht haben, mit der selbst die seltensten und flüchtigsten Prozesse in der Natur messbar werden.“ Erste Hinweise auf Toponium habe es bereits in den Jahren 2016, 2017 und 2018 gegeben. Nun gehe es darum, das Signal genauer zu untersuchen, so Jeppe.
ja/mm

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