Νέο σωματίδιο που συνίσταται από 4 κουάρκ ανακάλυψαν στο Fermilab. Physicists May Have Discovered a New "Tetraquark" Particle

Νέο «εξωτικό» σωματίδιο ανακάλυψαν επιστήμονες στις ΗΠΑ. DZero announces the newest member of the tetraquark family. Artwork by Fermilab

Ένα νέο μέλος της «οικογένειας» εξωτικών σωματιδίων με όνομα τετρακουάρκ, ανακάλυψαν επιστήμονες από την κοινοπραξία DZero στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Fermi (Fermilab) στις ΗΠΑ. Όπως και τα υπόλοιπα μέλη της ίδιας «οικογένειας», έτσι και το νέο σωματίδιο αποτελείται από τέσσερα κουάρκ.

Τα κουάρκ είναι θεμελιώδεις δομικοί λίθοι της ύλης που συναντώνται κυρίως στο εσωτερικό πρωτονίων και νετρονίων, και διακρίνονται σε έξι τύπους, ανάλογα με τη «γεύση» ή το «άρωμά» τους.

Artwork by Fermilab

Η ιδιαιτερότητα του συγκεκριμένου σωματιδίου, όπως και της υπόλοιπης «οικογένειας» στην οποία ανήκει, είναι ο αριθμός των κουάρκ από τα οποία αποτελείται. Κι αυτό γιατί, κατά κανόνα, τα κουάρκ ενώνονται ανά δύο ή τρία, για να σχηματίσουν βαρύτερα σωματίδια.

Το πρώτο τετρακουάρκ εντοπίστηκε το 2003, στο πείραμα Belle. Αν και από τότε έχουν βρεθεί αρκετά ακόμη σωματίδια της ίδιας κατηγορίας, το σωμάτιο που βρέθηκε από την κοινοπραξία DZero είναι το πρώτο που έχει σχηματισθεί από τέσσερα κουάρκ με διαφορετικά «αρώματα» ή «γεύσεις».

DZero experiment. Photo by Reidar Hahn, Fermilab

Ο εντοπισμός του έγινε μέσω της ανάλυσης δεδομένων από τον επιταχυντή Tevatron του Fermilab. Παρόλο που η λειτουργία του επιταχυντή έχει σταματήσει από το 2011, οι επιστήμονες συνεχίζουν να επεξεργάζονται τις δισεκατομμύρια μετρήσεις που προέκυψαν από τις συγκρούσεις στο εσωτερικό του.

Οι πρώτες ενδείξεις για το νέο τετρακουάρκ χρονολογούνται από τον περασμένο Ιούλιο, με τους ερευνητές να δίνουν το όνομα X(5568) στο εύρημά τους. Όπως πάντως έχει συμβεί και με άλλες ανακαλύψεις, αρχικά οι επιστήμονες δεν θεώρησαν πως το X(5568) πρόκειται όντως για ένα νέο σωματίδιο.

Το νέο σωματίδιο που αποτελείται από 4 κουάρκ, διασπάται σε δύο μεσόνια, ή σε 2 ζεύγη κουάρκ, τα οποία στη συνέχεια διασπώνται σε άλλα σωματίδια. The potential new "tetraquark" particle, made of four quarks, decays into two mesons, or pairings of two quarks, which then decay into other daughter particles. Credit: Fermilab./V.M. Abazov et al.

«Στην αρχή, δεν πιστεύαμε πως είχαμε βρει ένα καινούριο σωμάτιο», λέει στο σάιτ symmetrymagazine.org ο Ντμίτρι Ντενίσοφ, εκπρόσωπος Τύπου του DZero. «Μόνον όταν επαληθεύσαμε πολλές φορές το αποτέλεσμα, αρχίσαμε να συνειδητοποιούμε ότι το σήμα δεν μπορούσε να εξηγηθεί από κάποια γνωστή διαδικασία, και πως ήταν η απόδειξη ενός νέου σωματιδίου».

Έτσι κι αλλιώς, το X(5568) ξεχωρίζει από τα υπόλοιπα τετρακουάρκ. Κι αυτό γιατί ενώ όλα τα υπόλοιπα σωματίδια της συγκεκριμένης κατηγορίας περιλαμβάνουν τουλάχιστον δύο κουάρκ με ίδια «γεύση», το X(5568) αποτελείται από κουάρκ διαφορετικών γεύσεων: πάνω, κάτω, παράξενο και χαμηλό.

«Το επόμενο βήμα είναι να καταλάβουμε με ποιον ακριβώς τρόπο συνδυάζονται αυτά τα τέσσερα κουάρκ», προσθέτει ο Πολ Γκράνις, ερευνητής από την κοινοπραξία.

Αν και δεν υπάρχει κάποιος φυσικός νόμος που να απαγορεύει την ένωση τεσσάρων δομικών λίθων, τα τετρακουάρκ είναι σπάνια. Οι επιστήμονες ελπίζουν πως θα μπορέσουν να εξηγήσουν τον λόγο μελετώντας την ιδιότητες του X(5568), όπως για παράδειγμα τις διασπάσεις του.

Με αυτό τον τρόπο, αναμένεται να προσφέρουν επίσης στους θεωρητικούς φυσικούς καινούρια στοιχεία για την ανάπτυξη μοντέλων που θα εξηγούν ακόμη καλύτερα τη δομή της ύλης.

Πηγή: naftemporiki.gr – www.scientificamerican.com