Više od tri godine nakon što su otkrili nikad viđene subatomske čestice, fizičari sada znaju kako se te čestice - nazvane pentakvarkovi - sastavljaju.
Novo istraživanje otkriva tri potpuno nove vrste pentaquarksa i pokazuje da su svaki napravljeni od dvije komponente: jednog skupa s tri kvarka koji se naziva barion i jednog uparivanja kvarka i antiquarka koji se naziva meson.
"Dobili smo mnogo jasniju sliku i rekli smo: 'O, moj Bože, ima stvari koje zapravo nismo zamislili", rekao je voditelj studije Tomasz Skwarnicki, fizičar sa sveučilišta Syracuse u državi New York.
Subatomska struktura
Kvarkovi su subatomske čestice koje dolaze u šest vrsta (gore, dolje, čudno, šarm, odozdo i odozdo). Oni su građevni blokovi protona i neutrona, koji su izrađeni od tri kvarka po komadu. Te čestice od tri kvarka poznate su i kao barijoni. Druga važna vrsta čestica je mezon; ti se sastoje od kvarka i antikvarka. Antikvarkovi su čudni antimaterijski rođaci kvarkova.
U šezdesetim godinama prošlog stoljeća, kada su fizičari prvi put teoretirali o svim tim kvarkovima, shvatili su da nema razloga da ne budu čestice napravljene od četiri ili pet kvarkova, rekao je Skwarnicki za Live Science. Ali nije bilo eksperimentalnih dokaza o česticama s pet kvarkova ili pentakvarkova - to je do 2015. godine, kada su Skwarnicki i njegovi kolege otkrili predmete među česticama stvorenim sudarima na Velikom hadronskom sudaraču u Ženevi.
U to vrijeme, rekao je Skwarnicki, podaci su bili malo mutni. Od tada, istraživači su povećali količinu podataka o tim pentakvarkovima za devet. To je dovelo do mnogo oštrije slike, rekao je Skwarnicki.
Kuglice od kvarkova
Prvo što su istraživači otkrili bilo je da među česticama LHC postoje tri odvojene pentakvarke od tri jedinstvene mase. Jedna je prethodno otkrivena. Dvije druge pojavile su se kao jedan šiljak u spektru mase čestica u studiji iz 2015., ali su sada vidljive kao dvije odvojene čestice s odvojenim masama.
Ono što je najvažnije, novi podaci otkrivaju unutarnju strukturu ovih pentakvarkova. Prije toga, rekao je Skwarnicki, nije bilo jasno kako je pet kvarkova raspoređeno unutar pentakarka. Jesu li svi međusobno komunicirali? Ili su umjesto toga postojala dva grozda - jedan barion s tri kvarka i mezon (čestica izrađena od kvarka i antikvarka) koji su međusobno djelovali?
Novi podaci otkrivaju da je to posljednji slučaj. Na temelju toga kako kvarkovi propadaju - nestabilni su i postoje samo kratko, prije nego što promijene svoje konfiguracije - moraju biti načinjeni od interaktivnih barijena i mezona, rekao je Skwarnicki. Pentakuarke čine šarm, jedan šarmer, dva kvarka i jedan donji kvark. Imaju različite mase jer kvarkovi postoje u različitim kvantnim stanjima.
"Značaj novih opažanja je u tome što su to sada usmjerene u jednom jasnom smjeru", rekao je. Svaki pentakark je napravljen od barijona s tri kvarka iznutra i mesone s kvarkom i antikvarkom.
"To je poput dvije odvojene kugle kvarka koja se lijepe jedna na drugu", rekao je Skwarnicki.
Skwarnicki je rezultate predstavio 26. ožujka na fizičkoj konferenciji Rencontres de Moriond u La Thuileu u Italiji. Istraživači planiraju izvršiti daljnja mjerenja kako bi potvrdili svoje nalaze, rekao je Skwarnicki, a oni planiraju potražiti još aranžmana s pentakvarcima.
"Zapravo sam uvjeren da ćemo u budućnosti vidjeti više tih čestica tipa pentakvarka", rekao je.
