Πάνω από τρία χρόνια μετά την ανακάλυψη ενός υποατομικού σωματιδίου που δεν είχε δει ποτέ πριν, οι φυσικοί τώρα γνωρίζουν πώς αυτά τα σωματίδια - που ονομάζονται πεντακουάρες - συγκεντρώνονται.
Νέα έρευνα αποκαλύπτει τρία εντελώς νέα είδη πεντακουάρ και δείχνει ότι κάθε ένα αποτελείται από δύο συστατικά: ένα σύμπλεγμα τριών κουάρων που ονομάζεται βαρίον και ένα ζευγάρωμα κουάρκ και αντίκουρκ, που ονομάζεται μεσόν.
"Έχουμε μια πολύ πιο ευκρινή εικόνα και είπαμε:" Ω Θεέ μου, υπάρχουν πράγματα που δεν έχουμε πραγματικά φανταστεί ", δήλωσε ο ηγέτης της μελέτης Tomasz Skwarnicki, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Syracuse στο κράτος της Νέας Υόρκης.
Υποατομική δομή
Τα κουάρκ είναι υποατομικά σωματίδια που έρχονται σε έξι τύπους (πάνω, κάτω, παράξενα, γοητευτικά, κάτω και πάνω). Είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτονίων και των νετρονίων, που αποτελούνται από τρία κουρκάρες ανά τεμάχιο. Αυτά τα σωματίδια τριών-κουάρκ είναι επίσης γνωστά ως βαρυόνια. Ένας άλλος σημαντικός τύπος σωματιδίων είναι το μεσόνιο. αυτά αποτελούνται από ένα κουάρκ και ένα αντίκουρκ. Τα αντιρκράκια είναι οι περίεργοι ξαδέλφες αντιύλης των κουάρκ.
Στη δεκαετία του 1960, όταν οι φυσικοί θεώρησαν αρχικά για όλα αυτά τα κουάρκ, συνειδητοποίησαν ότι δεν υπήρχε λόγος να μην έχουν σωματίδια κατασκευασμένα από τέσσερα ή πέντε κουάρκ, δήλωσε ο Σκουαρνίκι στο Live Science. Αλλά δεν υπήρχαν πειραματικές ενδείξεις σωματιδίων πέντε κουάρκ ή πεντακουάρ, δηλαδή μέχρι το 2015, όταν ο Skwarnicki και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν τα αντικείμενα μεταξύ των σωματιδίων που δημιουργήθηκαν από τις συγκρούσεις στο Large Adron Collider στη Γενεύη.
Τότε, ο Skwarnicki είπε, τα στοιχεία ήταν λίγο θολό. Έκτοτε, οι ερευνητές έχουν αυξήσει το ποσό των δεδομένων που έχουν σε αυτά τα πεντακουάρ με έναν παράγοντα εννέα. Αυτό οδήγησε σε μια πολύ πιο έντονη εικόνα, είπε ο Skwarnicki.
Μπάλες κουάρκ
Το πρώτο πράγμα που ανακάλυψαν οι ερευνητές ήταν ότι υπάρχουν τρία ξεχωριστά πεντακάρικα τριών μοναδικών μαζών μεταξύ των σωματιδίων LHC. Κάποιος δεν ήταν προηγουμένως ανιχνευμένος. Οι δύο άλλοι εμφανίστηκαν ως μια ακίδα στο φάσμα μάζας σωματιδίων στη μελέτη του 2015 αλλά τώρα φαίνονται ως δύο ξεχωριστά σωματίδια με ξεχωριστές μάζες.
Το πιο σημαντικό, τα νέα δεδομένα αποκαλύπτουν τις εσωτερικές δομές αυτών των πεντακουάρ. Προηγουμένως, ο Skwarnicki είπε, δεν ήταν σαφές πώς τα πέντε κουάρκ είχαν τοποθετηθεί μέσα στο πεντακουάρ. Μήπως όλοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους; Ή υπήρχαν δύο ομάδες - ένα βαρύριο τριών κρικάρων και ένα μεσον (το σωματίδιο που κατασκευάστηκε από ένα κουάρκ και ένα αντίκουρκ) που αλληλεπιδρούσαν μεταξύ τους;
Τα νέα δεδομένα αποκαλύπτουν ότι πρόκειται για την τελευταία περίπτωση. Με βάση τον τρόπο με τον οποίο οι κουάρκς αποσυντίθενται - είναι ασταθής και υπάρχουν μόνο σύντομα πριν αλλάξουν τις διαμορφώσεις τους - πρέπει να είναι κατασκευασμένες από αλληλεπιδρώντα βαρυόνια και μεσονόνες, είπε ο Skwarnicki. Τα pentaquarks αποτελούνται από ένα κουάρκ γοητείας, ένα κουάρκ αντι-γοητείας, δύο κουάρκ και ένα κουάρκ. Έχουν διαφορετικές μάζες επειδή τα κουάρκ υπάρχουν σε διαφορετικές κβαντικές καταστάσεις.
"Η σημασία των νέων παρατηρήσεων είναι ότι τώρα δείχνει μια σαφή κατεύθυνση", είπε. Κάθε πεντακουάρ είναι φτιαγμένο από βαρυόνιο με τρία κουάρκ μέσα και μεσόν με κουάρκ και αντίκουρκ.
"Είναι σαν δύο ξεχωριστές σφαίρες κουάρκ να κολλάνε ο ένας στον άλλο", δήλωσε ο Skwarnicki.
Ο Skwarnicki παρουσίασε τα αποτελέσματα στις 26 Μαρτίου στο συνέδριο φυσικής Rencontres de Moriond στην La Thuile της Ιταλίας. Οι ερευνητές σκοπεύουν να λάβουν περαιτέρω μετρήσεις για να επιβεβαιώσουν τα ευρήματά τους, δήλωσε ο Skwarnicki και σχεδιάζουν να αναζητήσουν περισσότερες ρυθμίσεις πεντακουάρ.
"Είμαι πραγματικά βέβαιος ότι στο μέλλον θα δούμε περισσότερα από αυτά τα σωματίδια τύπου πεντακουάρ", είπε.
