Več kot tri leta po odkritju še nikoli vidnega subatomskega delca fiziki zdaj vedo, kako te delce - imenovane pentaquarks - sestavljajo skupaj.
Nove raziskave razkrivajo tri popolnoma nove vrste pentakvarkov in kažejo, da so vsaka sestavljena iz dveh komponent: enega grozda s tremi kvarki, imenovanega barion, in enega seznama kvarkov in antikvarka, imenovanega mezon.
"Dobili smo veliko bolj jasne slike in rekli smo:" O moj bog, v njem so stvari, ki si jih pravzaprav nismo predstavljali, "je dejal vodja študije Tomasz Skwarnicki, fizik na univerzi Syracuse v zvezni državi New York.
Subatomska zgradba
Kvarki so subatomski delci, ki prihajajo v šestih vrstah (navzgor, navzdol, čudno, čar, spodaj in zgoraj). So gradniki protonov in nevtronov, sestavljeni iz treh kvarkov na kos. Ti delci treh kvarkov so znani tudi kot barioni. Druga pomembna vrsta delcev je mezon; ti so sestavljeni iz kvarka in antikvarka. Antikvarki so čudni antimaterični bratranci kvarkov.
V šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so fiziki prvič teoretizirali o vseh teh kvarkih, so ugotovili, da ni razloga, da ne bi bili delci iz štirih ali petih kvarkov, je Skwarnicki povedal Live Science. Toda eksperimentalnih dokazov o delcih s petimi kvarki ali pentakvarki ni bilo - torej do leta 2015, ko so Skwarnicki in njegovi sodelavci odkrili predmete med delci, ki so jih ustvarili trki na velikem hadronskem trkalniku v Ženevi.
Takrat, je dejal Skwarnicki, so bili podatki nekoliko nejasni. Od takrat so raziskovalci količino podatkov, ki jih imajo na teh pentakvarkih, povečali za faktor devet. To je pripeljalo do veliko ostrejše slike, je dejal Skwarnicki.
Kroglice kvarkov
Prvo, kar so raziskovalci odkrili, je, da so med delci LHC tri ločene pentakvarke treh edinstvenih mas. Eden je bil prej neodkrit. Dve drugi so se v študiji iz leta 2015 pojavili kot ena konica v spektru mase delcev, zdaj pa sta navidezni kot dva ločena delca z ločenima masama.
Najpomembneje je, da novi podatki razkrivajo notranje strukture teh pentakvarkov. Prej je Skwarnicki dejal, da ni bilo jasno, kako je bilo urejenih pet kvarkov znotraj pentakvarka. Ali so vsi medsebojno sodelovali? Ali sta bila namesto tega dve grozdi - en trikvarkov barion in mezon (delček iz kvarka in antikvarka), ki sta medsebojno delovala?
Novi podatki razkrivajo, da gre za slednji primer. Glede na to, kako kvarki razpadajo - nestabilni so in obstajajo le na kratko, preden spremenijo svoje konfiguracije - morajo biti sestavljeni iz interaktivnih barionov in mezonov, je dejal Skwarnicki. Pentakvarke sestavljajo šarmantni kvark, anti-šarmanski kvark, dva up kvarka in en kvark. Imajo različne mase, ker kvarki obstajajo v različnih kvantnih stanjih.
"Pomen novih opazovanj je, da zdaj kažejo v eno jasno smer," je dejal. Vsak pentakark je narejen iz bariona s tremi kvarki v notranjosti in mezona s kvarkom in antikvarkom.
"To je kot dve ločeni kroglici kvarkov, ki se lepita drug na drugega," je dejal Skwarnicki.
Skwarnicki je rezultate predstavil 26. marca na fizični konferenci Rencontres de Moriond v mestu La Thuile v Italiji. Raziskovalci načrtujejo nadaljnje meritve, da potrdijo svoje ugotovitve, je dejal Skwarnicki in nameravajo iskati več ureditev pentakvarkov.
"Pravzaprav sem prepričan, da bomo v prihodnosti videli več teh delcev pentakvarka," je dejal.
