Viac ako tri roky po objavení nikdy predtým nevídanej subatomárnej častice fyzici teraz vedia, ako sa tieto častice - nazývané pentaquarky - spájajú.
Nový výskum odhaľuje tri úplne nové druhy pentaquarkov a ukazuje, že každý z nich je vyrobený z dvoch komponentov: jeden klaster s tromi kvarkmi nazývaný baryón a jeden pár kvarkov a antikvarkov nazývaný mezón.
„Máme oveľa chúlostivejší obraz a povedali sme:„ Ó, môj bože, v tom sú veci, ktoré sme si v skutočnosti nepredstavovali, “povedal vedúci štúdie Tomasz Skwarnicki, fyzik na Syrakúzskej univerzite v štáte New York.
Subatomická štruktúra
Kvarky sú subatomické častice, ktoré prichádzajú do šiestich typov (hore, dole, podivné, kúzlo, spodná a horná). Sú stavebnými kameňmi protónov a neutrónov, ktoré sú vyrobené z troch kvarkov. Tieto tri kvarkové častice sú známe aj ako baryóny. Ďalším dôležitým typom častíc je mezón; každý z nich je tvorený kvarkom a antikvarkom. Antiquarks sú divné antihmoty bratrancov kvarkov.
V šesťdesiatych rokoch, keď fyzici prvýkrát teoretizovali všetky tieto kvarky, uvedomili si, že neexistuje dôvod, prečo by častice nemali byť vyrobené zo štyroch alebo piatich kvarkov, povedal Skwarnicki pre Live Science. Experimentálne dôkazy o piatich kvarkových časticiach alebo pentaquarkoch však neboli, to znamená až do roku 2015, keď Skwarnicki a jeho kolegovia objavili objekty medzi časticami, ktoré vznikli pri zrážkach vo veľkom hadrónovom zrážači v Ženeve.
V tej dobe, Skwarnicki povedal, údaje boli trochu hmlisté. Odvtedy vedci zvýšili množstvo údajov, ktoré majú o týchto pentaquarkoch, deväťkrát. To viedlo k oveľa ostrejšiemu obrazu, povedal Skwarnicki.
Guľky kvarkov
Prvé, čo vedci objavili, bolo to, že medzi LHC časticami sú tri samostatné pentaquarky troch jedinečných hmôt. Jeden nebol predtým odhalený. Dve ďalšie sa v štúdii z roku 2015 javili ako jeden bod v spektre hmoty častíc, ale teraz sú zrejmé ako dve samostatné častice so samostatnými hmotami.
Najdôležitejšie je, že nové údaje odhaľujú vnútorné štruktúry týchto pentaquarkov. Skwarnicki predtým povedal, že nebolo jasné, ako bolo päť kvarkov usporiadaných vo vnútri pentaquarku. Všetci spolu komunikovali? Alebo namiesto toho existovali dva zhluky - jeden trojkvarkový baryón a mezón (častica vyrobená z kvarku a antikvark), ktoré spolu interagovali?
Nové údaje ukazujú, že ide o druhý prípad. Na základe toho, ako sa kvarky rozpadajú - sú nestabilné a existujú iba krátko pred zmenou konfigurácie - musia byť vyrobené z interagujúcich baryónov a mezónov, uviedol Skwarnicki. Pentaquarky sa skladajú z kúzelného kvarku, kvarku proti šarmu, dvoch kvarkov nahor a jedného kvarku dole. Majú rôzne hmotnosti, pretože kvarky existujú v rôznych kvantových stavoch.
„Význam nových pozorovaní je ten, že teraz ukazuje jasným smerom,“ uviedol. Každý pentaquark je vyrobený z baryónu s tromi kvarkmi vo vnútri a mezónu s kvarkom a antikvarkom.
„Je to ako dve oddelené gule kvarkov prilepené k sebe,“ povedal Skwarnicki.
Skwarnicki predstavil výsledky 26. marca na fyzickej konferencii Rencontres de Moriond v talianskom La Thuile. Vedci plánujú vykonať ďalšie merania, aby potvrdili svoje zistenia, uviedli Skwarnicki a plánujú hľadať ďalšie usporiadania pentaquarkov.
„Som presvedčený, že v budúcnosti uvidíme viac týchto častíc typu pentaquark,“ uviedol.
