Ένα νέο είδος σωματιδίων που δεν έχει δει ποτέ στο παρελθόν έχει βρεθεί στο CERN.
Το έργο Large Hadron Collider Beauty εντόπισε το σωματίδιο τεσσάρων κουάρκ, σε μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκάλυψη σημαντικών πληροφοριών για τα ίδια τα δομικά στοιχεία όλων των υλών.
Τα κουάρκ σχηματίζονται μαζί σε σύνθετα σωματίδια γνωστά ως αδρόνια, τα οποία περιλαμβάνουν πρωτόνια και νετρόνια. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η νέα ανακάλυψη, ενός σωματιδίου που αποτελείται από τέσσερα συγκεκριμένα είδη κουάρκ, θα δείξει πώς τα κουάρκ συνδέονται μεταξύ τους για να κάνουν αυτά τα σύνθετα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούν το θέμα που μας περιβάλλει.
Τα κουάρκ συνήθως συνδυάζονται μαζί σε ομάδες των δύο ή τριών όταν σχηματίζουν αδρονόνια. Οι επιστήμονες είχαν προβλέψει εδώ και πολύ καιρό ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν αδρόνια αποτελούμενα από τέσσερα ή πέντε κουάρκ, και τα πειράματα τα τελευταία χρόνια τους επέτρεψαν να βρεθούν.
Όμως όλα τα προηγούμενα παραδείγματα αποτελούνται από συγκεκριμένες συλλογές κουάρκ, όλα του ίδιου είδους.
«Τα σωματίδια που αποτελούνται από τέσσερα κουάρκ είναι ήδη εξωτικά, και αυτό που μόλις ανακαλύψαμε είναι το πρώτο που αποτελείται από τέσσερα βαριά κουάρκ του ίδιου τύπου, συγκεκριμένα δύο κουάρκ γοητείας και δύο αντικαρκινικά γοητείας», δήλωσε ο Giovanni Passaleva, ο απερχόμενος εκπρόσωπος της συνεργασίας LHCb.
“Μέχρι τώρα, το LHCb και άλλα πειράματα είχαν παρατηρήσει μόνο τετρακάρκα με δύο βαριά κουάρκ το πολύ και κανένα με περισσότερα από δύο κουάρκ του ίδιου τύπου.”
Οι επιστήμονες θα μπορούν τώρα να χρησιμοποιήσουν το απίστευτα ασυνήθιστο σωματίδιο για να δοκιμάσουν ευρύτερες θεωρίες για το πώς τα κουάρκ συνδυάζονται, στην πολύ μικρότερη κλίμακα, για να δημιουργήσουν ό, τι μας περιβάλλει, δήλωσε ο Chris Parkes από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, ο οποίος αναλαμβάνει ως εκπρόσωπος του συνεργασία.
«Η σημερινή ανακάλυψη ανοίγει ένα άλλο συναρπαστικό κεφάλαιο σε αυτό το επιστημονικό βιβλίο, επιτρέποντάς μας να μελετήσουμε τη θεωρία μας για σωματίδια ύλης σε μια ακραία περίπτωση. Αυτό το σωματίδιο είναι μια ακραία θήκη – είναι ένα εξωτικό αδρόνιο, που περιέχει τέσσερα κουάρκ αντί για τα δύο ή τρία σε σωματίδια συμβατικής ύλης, και το πρώτο που περιέχει βαριά κουάρκ “, είπε σε δήλωση.
«Η μελέτη ενός ακραίου συστήματος επιτρέπει στους επιστήμονες να δοκιμάσουν το άγχος των θεωριών μας. Μέσω της μελέτης αυτού του σωματιδίου και της ελπίδας ότι θα ανακαλύψουμε περαιτέρω σωματίδια σε αυτήν την τάξη στο μέλλον, θα δοκιμάσουμε τη θεωρία μας για το πώς συνδυάζονται τα κουάρκ, τα οποία επίσης διέπουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια. “
Εάν οι επιστήμονες είναι σε θέση να κατανοήσουν καλύτερα την ισχυρή αλληλεπίδραση που δεσμεύει τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τους ατομικούς πυρήνες που απαρτίζουν την ύλη, θα είναι επίσης σε καλύτερη θέση να καταλάβουν εάν οι πρόσφατα παρατηρούμενες διαδικασίες αποτελούν μέρος μιας νέας, μη ανακαλυφθείσας φυσικής ή απλώς μια απροσδόκητη συνέπεια της την υπάρχουσα κατανόησή μας.
Το νέο σωματίδιο το οποίο, δεδομένου ότι έχει τέσσερα κουάρκ, είναι γνωστό ως τετρακάρκο ανακαλύφθηκε εξετάζοντας τα δεδομένα για “προσκρούσεις” ή περίσσεια συμβάντων σύγκρουσης. Μελετώντας λεπτομερώς τα δεδομένα από την πρώτη και τη δεύτερη διαδρομή του Large Hadron Collider, οι ερευνητές εντόπισαν αυτές τις προσκρούσεις εμπορικών σημάτων που υποδηλώνουν ότι έχει βρεθεί ένα νέο σωματίδιο.
Οι ερευνητές δεν μπορούν να είναι σίγουροι αν το σωματίδιο είναι ένα “αληθινό τετρακάρκο”, αποτελούμενο από τέσσερα κουάρκ κολλημένα μεταξύ τους, ή αν είναι ένα σύνολο δύο σωματιδίων το καθένα με δύο κουάρκ που έχουν συνδεθεί μεταξύ τους. Ωστόσο, λένε ότι θα βοηθήσει στη δοκιμή θεωριών σχετικά με την ισχυρή αλληλεπίδραση και θα ρίξει φως στις θεμελιώδεις διαδικασίες που στηρίζουν την ύλη.
Το άρθρο, «Παρατήρηση της δομής στο φάσμα μάζας ζεύγους J / ψ», δημοσιεύεται τώρα στον ιστότοπο arXiv.