Több mint három évvel azelőtt, hogy felfedeztek egy soha nem látott szubatómiai részecskét, a fizikusok most már tudják, hogyan állnak össze ezek a részecskék - az úgynevezett pentaquarksok.
Az új kutatás három teljesen új ötvenkvark fajtát tár fel, és megmutatja, hogy mindegyik két komponensből áll: egy baryonnak nevezett háromkvark klaszterből, egy másik kvarkk és antibakárpárospárnak, amely mezonnak nevezik.
"Sokkal élesebb képet kaptunk, és azt mondtuk: Ó istenem, vannak olyan dolgok benne, amelyeket valójában el sem tudunk képzelni." - mondta a tanulmányvezető Tomasz Skwarnicki, a New York állambeli Syracuse Egyetem fizikusa.
Szubatomi szerkezet
A kvarkok szubatomi részecskék, amelyek hat típusúak (fel, le, furcsa, báj, alsó és felső). Ezek a protonok és a neutronok építőkövei, amelyek darabonként három kvarkból készülnek. Ezeket a három kvarc részecskéket baryonoknak is nevezik. Egy másik fontos részecsketípus a mezon; ezek mindegyike kvarcból és antiquarkból áll. Az antikvarkok a kvarkok furcsa antianyag unokatestvérei.
Az 1960-as években, amikor a fizikusok először teoretkoztak ezekről a kvarcokról, rájöttek, hogy nincs ok arra, hogy ne rendelkezzenek négy vagy öt kvarcból álló részecskékkel - mondta Skwarnicki a Live Science-nek. De nem volt kísérleti bizonyíték az öt kvarcrészecskékről vagy az ötkvarkokról - azaz 2015-ig, amikor Skwarnicki és kollégái felfedezték a tárgyakat a részecskék között, amelyeket a genfi Nagy Hadron ütközés okozott.
Abban az időben, Skwarnicki szerint, az adatok kissé homályosak voltak. Azóta a kutatók kilenc tényezővel megnövelték az ezekből az ötszögből álló adatok mennyiségét. Ez sokkal élesebb képet eredményezett - mondta Skwarnicki.
Golyók kvarkok
Az első dolog, amit a kutatók fedeztek fel, hogy az LHC-részecskék között három különálló tömegű három különálló ötcsökken van. Az egyiket korábban nem fedezték fel. A másik kettő egyetlen tüskének tűnt a részecskék tömegének spektrumában a 2015-ös tanulmányban, ám most két különálló részecskeként jelennek meg, különálló tömeggel.
A legfontosabb, hogy az új adatok felfedik ezen ötszögek belső struktúráit. Korábban, Skwarnicki szerint, nem volt egyértelmű, hogy az öt kvarkot hogyan rendezték el az ötszögletben. Valaki kölcsönhatásba léptek egymással? Vagy ott voltak-e két klaszter - egy három kvarki baryon és egy mezon (a kvarcból és egy antikarkból álló részecske), amelyek kölcsönhatásba léptek egymással?
Az új adatok azt mutatják, hogy ez utóbbi eset. Annak alapján, hogy a kvarkok bomlanak - instabilok és csak rövid ideig léteznek, mielőtt megváltoztatnák a konfigurációjukat - kölcsönhatásba lépő baryonokból és mezonokból kell készülniük - mondta Skwarnicki. A pentakvarkok egy varázskvarkból, anti-charm kvarkból, két fel kvarkból és egy lefelé kvarkból állnak. Különböző tömegük van, mert a kvarkok különböző kvantumállapotokban léteznek.
"Az új megfigyeléseknek az a jelentősége, hogy most egyértelmű irányba mutatnak" - mondta. Mindegyik ötszögletű baryonból három kvarc van benne, mezonból pedig kvarc és antigárd van.
"Olyan, mintha két különálló kvarcgolyó ragadt volna egymáshoz" - mondta Skwarnicki.
Skwarnicki március 26-án mutatta be az eredményeket a Rencontres de Moriond fizikai konferencián, az olaszországi La Thuile-ban. A kutatók azt tervezik, hogy további méréseket végeznek az eredmények megerősítésére - mondta Skwarnicki, és további ötszögletű elrendezéseket keresnek.
"Biztos vagyok benne, hogy a jövőben még több ilyen pentaquark típusú részecskét fogunk látni" - mondta.
