Vedci v CERN-e potvrdili exotické pentakvarky. Poodhalia tajomstvá hmoty

Nové elementárne častice sa na najväčšom urýchľovači Large Hadron Collider (LHC) v CERN-e darí odhaľovať pravidelne a nie je to len prípad mediálne známeho „božského“ Higgsovho bozónu. Len vlani v novembri CERN oznámil objav dvoch nových subatomárnych častíc z rodiny baryónov v rámci experimentu LHCb. Nové častice vedci pomenovali Xi_b‚- a Xi_b *- a išlo o častice 6x ťažšie ako protón.

cern-lhc

Rozmiestnenie experimentov v rámci urýchľovača LHC. Foto: CERN

Materiálny svet tvoria kvarky

Kvarkové modely, prezentované prvýkrát v roku 1964 nezávisle Murrayom Gell-Mannom a Georgom Zweigom, popisujú známe hadróny ako zložené z valenčných kvarkov a antikvarkov, zviazaných takzvanou farebnou silou, prenášanou gluónmi. Protóny a neutróny, z ktorých sa skladajú atómové jadrá všetkých prvkov, sú zložené z trojice kvarkov.

proton-kvarky

Kvarková štruktúra protónu obsahuje 2 horné kvarky a 1 dolný kvark. Obr.: Wikipedia

Protóny obsahujú 2 horné a 1 dolný kvark, u neutrónov je tomu naopak, obsahujú 2 dolné a 1 horný kvark. Vlani objavené častice Xi_b‚- a Xi_b *- sa skladajú z trojice iných kvarkov, než protóny a neutróny. Každá z nových častíc obsahuje jeden „krásny“ (beauty, b), jeden „podivný“ (strange, s) a jeden „dolný“ (down, d) kvark.

POZRITE SI: V CERN-e objavili dve nové častice, existovali pri zrode vesmíru

Viac kvarkov, viac nových častíc

Častice však môžu byť zložené aj z viacerých ako troch kvarkov. Existencia tetrakvarkov, zložených z 2 valenčných kvarkov a 2 valenčných antikvarkov, bola síce predpovedaná Gell-Mannom už začiatkom 60-tych rokov, ale experimentálne sa ich podarilo potvrdiť až v roku 2013.

Stalo sa tak v rámci čínskeho projektu BES III (Beijing Spectrometer III).  Už vtedy vedci predpovedali celú rodinu nových exotických častíc.

pentakvark1

Model pentakvarku s tesne viazanými kvarkami. Obr.: CERN / LHCb Collaboration

Gell-Mann, ktorý prišiel s modelom kvarkov už v roku 1964 (a v roku 1969 dostal Nobelovu cenu za fyziku), predvídal štruktúry zložené až z piatich kvarkov. Tieto takzvané pentakvarky sa skladajú zo štyroch valenčných kvarkov a jedného valenčného antikvarku.

POZRITE SI: Unikátne stredisko CERN je už v plnej prevádzke, pozrite sa do jeho útrob

Doteraz sa však v žiadnom urýchľovači nepodarilo pentakvarky potvrdiť. Vedci v experimente LHCb hľadali tieto častice pri v rozpadoch baryónu lambda b, informoval portál OSEL.cz. Pri analýze prechodových stavov, ktoré označili ako Pc(4450)+ a Pc(4380)+, dospeli vedci k záveru, že ide o pentakvarky. Mali by byť zložené z dvoch horných kvarkov, jedného dolného, jedného pôvabného kvarku a z jedného pôvabného antikvarku.

pentakvark2

Model pentakvarku s voľne viazaným mezónom a baryónom. Obr.: CERN / LHCb Collaboration

Zatiaľ nie je jasná definitívna podoba nových častíc. Môžu byť totiž pevne viazané do jedného zhluku, alebo môže ísť o voľnejšie útvary zložené z mezónu a baryónu.

Gell-Mann sa nemýlil

Podľa portálu The Verge sú síce niektorí vedci opatrní, keď hovoria, že ešte nie je isté, či sa získané dáta nedajú interpretovať aj inak, ale fyzici z CERN-u sú si istí. Tomasz Skwarnicki zo Syracuse University, ktorý je členom týmu experimentu LHCb, hovorí, že obrovské množstvo údajov získaných na Veľkom hadrónovom urýchľovači (presnejšie povedané zrážači) a mimoriadna presnosť detektora LHCb priniesli výsledky, ktoré sa dajú interpretovať len ako pentakvarky.

Zdroj: CERN, Wikipedia, OSEL.cz

Komentáre k článku