Yli kolme vuotta sen jälkeen, kun löysin ennennäkemättömän subatomisen hiukkasen, fyysikot tietävät nyt, kuinka nämä hiukkaset, joita kutsutaan viisiparkiksi, kootaan.
Uusi tutkimus paljastaa kolme täysin uutta pentaquarkkia ja osoittaa, että ne kaikki on tehty kahdesta komponentista: yksi kolmen kvarkin klusteri, jota kutsutaan baryoniksi, ja yksi pari kvarkin ja antiquarkin, nimeltään meson.
"Saimme paljon selkeämmän kuvan, ja sanoimme:" Voi luoja, siinä on asioita, joita emme oikeastaan ole kuvitelleet "," sanoi tutkimuksen johtaja Tomasz Skwarnicki, fyysikko Syracusen yliopistossa New Yorkin osavaltiossa.
Subatominen rakenne
Kvarkit ovat subatomisia hiukkasia, joita on kuusi tyyppiä (ylös, alas, omituisesti, viehätys, ala ja ylä). Ne ovat protonien ja neutronien rakennuspalikoita, jotka on valmistettu kolmesta kvarkista kappaleessa. Näitä kolmen kvarkin hiukkasia kutsutaan myös baryoneiksi. Toinen tärkeä partikkelityyppi on mesoni; nämä kumpikin koostuvat kvarkeista ja antiquarkista. Antiikkärit ovat kvarkkien omituisia antimateriaalin serkkuja.
1960-luvulla, kun fyysikot teoriassa keskustelivat ensin kaikista näistä kvarkeista, he ymmärsivät, ettei ole mitään syytä olla tekemättä hiukkasia neljästä tai viidestä kvarkista, Skwarnicki kertoi Live Science: lle. Mutta viiden kvarkin hiukkasista tai viiden kvarkeista ei ollut ollut kokeellista näyttöä - toisin sanoen vuoteen 2015, jolloin Skwarnicki ja hänen kollegansa löysivät esineet hiukkasten joukosta, jotka syntyivät törmäyksistä Geneven suuressa hadronin kolarittimessa.
Tuolloin Skwarnickin mukaan tiedot olivat hiukan sameita. Sittemmin tutkijat ovat lisänneet näiden viiden kärkimäärän tietojen määrää yhdeksällä kerta. Se johti paljon terävämpään kuvaan, Skwarnicki sanoi.
Pallot kvarkeista
Ensimmäinen asia, jonka tutkijat havaitsivat, oli, että LHC-hiukkasten joukossa on kolme erillistä viisikvaaria kolmesta ainutlaatuisesta massasta. Yksi oli aiemmin huomaamatta. Kaksi muuta oli esiintynyt yhtenä piikkinä hiukkasmassaspektrissä vuoden 2015 tutkimuksessa, mutta ne ovat nyt ilmeisiä kahtena erillisenä hiukkasena, joilla on erilliset massat.
Tärkeintä on, että uusi tieto paljastaa näiden viiden kvarkin sisäiset rakenteet. Aikaisemmin Skwarnicki sanoi, ettei ollut selvää, kuinka viisi kvarkkia oli järjestetty viisikymmentä. Ovatko he kaikki vuorovaikutuksessa keskenään? Vai oliko sen sijaan olemassa kaksi klusteria - yksi kolmen kvarkin baryoni ja mesoni (kvarkin ja antiikkarin partikkeli), jotka olivat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa?
Uusien tietojen perusteella kyse on viimeksi mainitusta tapauksesta. Perustuen siihen, miten kvarkit rappeutuvat - ne ovat epävakaita ja olemassa vain vähän ennen niiden kokoonpanon muuttamista -, niiden on oltava tehty vuorovaikutuksessa olevista baryoneista ja mesoneista, Skwarnicki sanoi. Viisikymmenet koostuvat viehätyskorista, anti-viehätyskvarkista, kahdesta ylöspäin suuntautuvasta kvarkista ja yhdestä alaspäin kvarkista. Heillä on erilaiset massat, koska kvarkeja esiintyy erilaisissa kvantitiloissa.
"Uusien havaintojen merkitys on, että ne osoittavat nyt yhteen selkeään suuntaan", hän sanoi. Jokainen viisikymmentä on valmistettu baryonista, jossa on kolme kvarkkia sisäpuolella, ja mesonista, jossa on kvarkki ja antiarkki.
"Se on kuin kaksi erillistä kvarkkipalloa, jotka tarttuvat toisiinsa", Skwarnicki sanoi.
Skwarnicki esitteli tulokset 26. maaliskuuta fysiikan konferenssissa Rencontres de Moriond La Thuilessa, Italiassa. Tutkijat suunnittelevat lisämittauksia havaintojensa vahvistamiseksi, Skwarnicki kertoi, ja he suunnittelevat etsimään lisää viisiparkkeja.
"Olen todella vakuuttunut siitä, että tulevaisuudessa näemme enemmän näitä viisiparkki-tyyppisiä hiukkasia", hän sanoi.
