Ponad trzy lata po odkryciu nigdy wcześniej nie widzianej cząsteczki subatomowej, fizycy wiedzą teraz, w jaki sposób cząstki te - zwane pentakwarkami - są łączone.
Nowe badania ujawniają trzy zupełnie nowe rodzaje pentakwarków i pokazują, że każdy z nich składa się z dwóch komponentów: jednej trzykwarkowej gromady zwanej barionem i jednej pary kwarku i antykwarki zwanej mezonem.
„Dostaliśmy znacznie ostrzejszy obraz i powiedzieliśmy:„ O mój boże, są w nim rzeczy, których tak naprawdę nie wyobrażaliśmy sobie ”- powiedział kierownik badań Tomasz Skwarnicki, fizyk z Syracuse University w stanie Nowy Jork.
Struktura subatomowa
Kwarki są cząstkami subatomowymi, które występują w sześciu rodzajach (góra, dół, dziwne, urok, dół i góra). Są budulcem protonów i neutronów, które składają się z trzech kwarków. Te trzy kwarkowe cząstki są również znane jako bariony. Innym ważnym rodzajem cząstek jest mezon; każdy z nich składa się z kwarka i antykwarku. Antykwarki to dziwni kuzyni antymaterii kwarków.
W latach 60. XX wieku, kiedy fizycy po raz pierwszy teoretykowali o wszystkich tych kwarkach, zdali sobie sprawę, że nie ma powodu, aby nie tworzyć cząstek z czterech lub pięciu kwarków, powiedział Skwarnicki Live Live. Ale nie było dowodów eksperymentalnych na cząstki pięciokwarkowe lub pentakwarki - to znaczy do 2015 r., Kiedy Skwarnicki i jego koledzy odkryli obiekty wśród cząstek powstających w wyniku zderzeń w Wielkim Zderzaczu Hadronów w Genewie.
W tamtym czasie, jak powiedział Skwarnicki, dane były nieco mgliste. Od tego czasu naukowcy zwiększyli liczbę danych dotyczących tych pentakwarków dziewięć razy. Skwarnicki powiedział, że doprowadziło to do znacznie ostrzejszego obrazu.
Kulki kwarków
Pierwszą rzeczą, którą odkryli naukowcy, było to, że wśród cząstek LHC znajdują się trzy osobne pentakwarki o trzech unikalnych masach. Jeden wcześniej nie został wykryty. Dwie pozostałe pojawiły się jako jeden skok widma masy cząstek w badaniu z 2015 r., Ale teraz są widoczne jako dwie oddzielne cząstki o oddzielnych masach.
Co najważniejsze, nowe dane ujawniają wewnętrzne struktury tych pentakwarków. Wcześniej, jak powiedział Skwarnicki, nie było jasne, w jaki sposób pięć kwarków zostało rozmieszczonych wewnątrz pentaquarku. Czy wszyscy współdziałają ze sobą? A może zamiast tego istniały dwie gromady - jeden trzykwarkowy barion i mezon (cząstka zbudowana z kwarku i antykwark), które oddziaływały ze sobą?
Nowe dane ujawniają, że jest to ten drugi przypadek. Na podstawie tego, jak rozpadają się kwarki - są niestabilne i istnieją tylko na krótko przed zmianą konfiguracji - muszą być zbudowane z oddziaływujących barionów i mezonów, powiedział Skwarnicki. Pentakwarki składają się z kwarka uroczego, kwarku antymuzycznego, dwóch kwarków w górę i jednego kwarku w dół. Mają różne masy, ponieważ kwarki występują w różnych stanach kwantowych.
„Znaczenie nowych obserwacji polega na tym, że wskazują one teraz w jednym wyraźnym kierunku” - powiedział. Każdy pentwark składa się z barionu z trzema kwarkami w środku oraz mezonu z kwarkiem i antykwarku.
„To jak dwie oddzielne kule kwarków przylegające do siebie” - powiedział Skwarnicki.
Skwarnicki zaprezentował wyniki 26 marca na konferencji fizyki Rencontres de Moriond w La Thuile we Włoszech. Skwarnicki powiedział, że naukowcy planują dalsze pomiary, aby potwierdzić swoje odkrycia, i planują poszukać więcej pięciokwarkowych układów.
„Jestem naprawdę pewien, że w przyszłości zobaczymy więcej takich cząstek typu pentaquark” - powiedział.
