Proiectul Large Hadron Collider Beauty (LHCb) a observat pentru prima dată o particulă exotică formată din patru quarci charm (en).
Descoperirea, prezentată la un seminar CERN şi descrisă într-o lucrare publicată recent (en), probabil, va fi prima dintr-o clasă de particule anterior neștiută şi nevăzută până acum de fizicieni.
Constatarea va ajuta fizicienii să înțeleagă mai bine quarcii, un tip de particule elementare ce stau la baza formării întregii materii.
Quarcii se conectează împreună pentru a forma particulele compozite, cunoscute sub numele de hadroni, aşa ca protonii şi neutronii.
Această realizare poate ajuta oamenii de ştiinţă să înțeleagă modalitățile complexe prin care quarcii se leagă pentru a forma aceste compozite.
Quarcii se combină de obicei în grupuri câte doi sau trei, pentru a forma hadroni.
Cu toate acestea, de zeci de ani, teoreticienii au prezis existenţa unor hadroni cu patru şi cinci quarci.
Ei sunt uneori descriși ca tetraquarci şi pentaquarci şi experimentele din ultimii ani, inclusiv cele de la LHCb, au confirmat existenţa mai multor dintre acești hadroni exotici.
Vedeți și: Fizicienii descoperă o nouă clasă misterioasă de particule ce conțin cinci quarci
Aceste particule formate din combinații neobișnuite de quarci sunt un „laborator” ideal pentru studierea uneia dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii cunoscute, interacţiunea puternică, ce leagă protonii şi nucleii atomici, care la rândul lor alcătuiesc materia.
La fel, cunoașterea detaliată a interacțiunii puternice este esențială pentru a determina dacă procesele noi, neașteptate, sunt un semn al unei fizicii sau ţin de fizica clasică.
Vedeți și: Oamenii de știință cred că tocmai au descoperit a cincea forță a naturii
„Particulele formate din patru quarci sunt deja exotice, iar acesta pe care numai am descoperit-o, este prima alcătuită din patru quarci grei de același tip, şi anume din doi quarci charm şi doi antiquarci charm”, spune purtătorul de cuvânt al Colaborării LHCb (en), Giovanni Passaleva.
„Până acum, LHCb şi alte experimente au observat doar tetraquarci cu cel mult doi quarci grei şi nici unul cu mai mult de doi quarci de același tip”.
Vedeți și: Cel mai mare spărgător de atomi posibil tocmai a găsit dovezi de ce Universul nostru există
Purtătorul de cuvânt al LHCb, Chris Parker, de la Universitatea din Manchester, a declarat (en): „Este o mare plăcere şi onoare de a prelua funcţia de purtător de cuvânt al LHCb.
„Colaborarea include peste 1400 de membri din 19 ţări diferite, o comunitate ce lucrează împreună pentru a atinge şi avansa în obiectivele științifice propuse.
Universitatea din Manchester şi celelalte zece instituții din Marea Britanie joacă un rol de frunte în colaborare.
„Această descoperire deschide un alt capitol interesant în această carte ştiinţifică, permițându-ne să studiem teoria noastră a particulelor materiei într-un caz extrem.
„Această particulă este un caz extrem — este un hadron exotic, ce conține patru quarci, spre deosebire de cei cu doi sau trei de la materia obișnuită, şi primul ce conține quarci grei”.
„Studierea unui sistem extrem, le permite oamenilor de știință să efectueze stres-testuri a teoriilor noastre.
„Prin studiul acestei particule şi speranţa că vom descoperi alte particule din această clasă pe viitor, noi vom testa teoria noastră privitor la faptul cum se combină quarcii, ce stau la baza formării şi dirijării protonilor şi neutronilor.”
Echipa LHCb a găsit noul tetraquark, folosind tehnica de vânătoare a particulelor prin examinarea excesului evenimentelor de coliziune, cunoscute ca „bump” (deviere), pe un fundal neted de evenimente.
Cernând prin seturile de date complete a LHCb, colectate de la prima şi a doua pornire a Marelui Accelerator de Hadroni, dintre anii 2009 şi 2013 şi respectiv din 2015 până în 2018, cercetătorii au detectat un bump în distribuția masei particulelor, ce constă dintr-un charm quark şi un charm antiquark.
Bumpul a avut o semnificație statistică la mai mult de cinci devieri standard, pragul obișnuit pentru a pretinde o descoperire a unei particule noi şi el corespunde unei mase la care se preconizează că există particule compuse din patru charm quarci.
Ca şi în cazul descoperirilor anterioare a tetraquarcilor, nu este complet clar dacă noua particulă este un „tetraquark adevărat”, adică un sistem de patru quarci strânși legați între ei sau o pereche a câte doi quarci legați slab într-o structură similară unei molecule.
În orice caz, noul tetraquark îi va ajuta pe teoreticieni să testeze modele de cromodinamică cuantică, teoria interacțiunii puternice.
Lucrarea, Observarea structurii în spectrul de masă al perechii J / ψ, a fost publicată (en) pe serverul de pre-tipărire arXiv.
Lasă un răspuns