Εδώ και μερικές βδομάδες ένα εξωτικό σωματίδιο αποτελούμενο από πέντε κουάρκ έχει ανακαλυφθεί, μετά από μελέτες δεκαετιών.
Το πέντακουαρκ, το όποιο είχε μικρή διάρκεια ζωής, εντοπίστηκε στην ανάλυση δεδομένων των διασπάσεων ασταθών σωματιδίων στο LHCb πείραμα, το οποίο έλαβε χώρα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, Large Hadron Collider (LHC), στο CERN. Τα αποτελέσματα, λέει ο εκπρόσωπος του πειράματος LHCb, ανοίγουν μία νέα εποχή στην κατανόηση της Ισχυρής αλληλεπίδρασης, η οποία συγκρατεί τα νουκλεόνια του πυρήνα μαζί.
"Το πέντακουαρκ δεν είναι απλά ένα νέο σωματίδιο, αντιπροσωπεύει ένα μέσο αθροίσματος των κουάρκ, δηλαδή των θεμελιωδών συστατικών των γνωστών πρωτονίων, νετρονίων κτλ, με έναν τρόπο που δεν έχει παρατηρηθεί άλλη φορά", λέει ο Guy Wilkinson (εκπρόσωπος του πειράματος LHCb). "Μελετώντας τις ιδιότητές του, ίσως μπορέσουμε και καταλάβουμε από τι αποτελείται η συνηθισμένη ύλη, τα πρωτόνια, νετρόνια κ.α"
Τα πρωτόνια και τα νετρόνια, αποτελούνται από 3 κουάρκ, ενωμένα μεταξύ τους (το πρωτόνιο από 2 πάνω κουάρκ και 1 κάτω κουάρκ, το νετρόνιο από 2 κάτω κουάρκ και 1 πάνω κουάρκ). Αλλά οι θεωρητικοί, σύμφωνα και με τις νέες έρευνες, υπολογίζουν ότι τα σωματίδια μπορούν να αποτελούνται μέχρι 5 κουάρκ, ίσως και παραπάνω. Τέτοια σωματίδια θα αποτελέσουν τον καρπό για την ανάπτυξη της Κβαντικής Χρωμοδυναμικής (QCD)- η θεωρία η οποία περιγράφει τις δυνάμεις που κρατούν τα κουάρκ ενωμένα.
Το συγκεκριμένο πέντακουαρκ που βρέθηκε (για να ακριβολογούμε βρέθηκαν 2 πέντακουαρκ, πανομοιότυπα), αποτελείται απο 2 πάνω κουάρκ(up quarks), 1 κάτω κουάρκ(down quark), 1 γοητευτικό κουάρκ (charm quark), και 1 αντι-γοητευτικό κουάρκ (anti-charm quark). Είναι ένας εντελώς νέος τύπος ύλης, κάτι το οποίο μας δυσκολεύει να μάθουμε τον τρόπο με τον οποίο είναι συνδεδεμένα τα σωματίδια των κουάρκ. Μπορεί να είναι ένας συνδυασμός ενός βαρυόνιου (baryon) και ενός μεζόνιου (meson), το όποιο είναι μια κατάσταση ύλης που αποτελείται απο ενα κουάρκ και το αντιθετό του.
Το πέντακουαρκ, το όποιο είχε μικρή διάρκεια ζωής, εντοπίστηκε στην ανάλυση δεδομένων των διασπάσεων ασταθών σωματιδίων στο LHCb πείραμα, το οποίο έλαβε χώρα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, Large Hadron Collider (LHC), στο CERN. Τα αποτελέσματα, λέει ο εκπρόσωπος του πειράματος LHCb, ανοίγουν μία νέα εποχή στην κατανόηση της Ισχυρής αλληλεπίδρασης, η οποία συγκρατεί τα νουκλεόνια του πυρήνα μαζί.
"Το πέντακουαρκ δεν είναι απλά ένα νέο σωματίδιο, αντιπροσωπεύει ένα μέσο αθροίσματος των κουάρκ, δηλαδή των θεμελιωδών συστατικών των γνωστών πρωτονίων, νετρονίων κτλ, με έναν τρόπο που δεν έχει παρατηρηθεί άλλη φορά", λέει ο Guy Wilkinson (εκπρόσωπος του πειράματος LHCb). "Μελετώντας τις ιδιότητές του, ίσως μπορέσουμε και καταλάβουμε από τι αποτελείται η συνηθισμένη ύλη, τα πρωτόνια, νετρόνια κ.α"
Τα πρωτόνια και τα νετρόνια, αποτελούνται από 3 κουάρκ, ενωμένα μεταξύ τους (το πρωτόνιο από 2 πάνω κουάρκ και 1 κάτω κουάρκ, το νετρόνιο από 2 κάτω κουάρκ και 1 πάνω κουάρκ). Αλλά οι θεωρητικοί, σύμφωνα και με τις νέες έρευνες, υπολογίζουν ότι τα σωματίδια μπορούν να αποτελούνται μέχρι 5 κουάρκ, ίσως και παραπάνω. Τέτοια σωματίδια θα αποτελέσουν τον καρπό για την ανάπτυξη της Κβαντικής Χρωμοδυναμικής (QCD)- η θεωρία η οποία περιγράφει τις δυνάμεις που κρατούν τα κουάρκ ενωμένα.
Το συγκεκριμένο πέντακουαρκ που βρέθηκε (για να ακριβολογούμε βρέθηκαν 2 πέντακουαρκ, πανομοιότυπα), αποτελείται απο 2 πάνω κουάρκ(up quarks), 1 κάτω κουάρκ(down quark), 1 γοητευτικό κουάρκ (charm quark), και 1 αντι-γοητευτικό κουάρκ (anti-charm quark). Είναι ένας εντελώς νέος τύπος ύλης, κάτι το οποίο μας δυσκολεύει να μάθουμε τον τρόπο με τον οποίο είναι συνδεδεμένα τα σωματίδια των κουάρκ. Μπορεί να είναι ένας συνδυασμός ενός βαρυόνιου (baryon) και ενός μεζόνιου (meson), το όποιο είναι μια κατάσταση ύλης που αποτελείται απο ενα κουάρκ και το αντιθετό του.
Σχηματική απεικόνιση ενός πέντακουαρκ, αποτελούμενο από ένα Βαρυόνιο (δεξιά) και ένα μεζόνιο (αριστερά).
Από την άλλη όμως, μπορεί τα κουάρκ να είναι απόλυτα συνδεδεμένα το ένα με το άλλο, σχηματίζοντας μία νέα μορφή ύλης.
Σχηματική απεικόνιση ενός πέντακουαρκ, αποτελούμενο από στενά συνδεδεμένα κουάρκ.
Η τελευταία απεικόνιση, αποτελεί την κατάσταση που επικρατούσε στο πρώιμο σύμπαν, δηλαδή τα σωματίδια ήταν στενά συνδεδεμένα το ένα με το άλλο, δημιουργώντας το πυκνό και καυτό μέρος τις ύλης. Επιπλέον, όμως, το πέντακουαρκ μπορεί να αποτελεί και την κατάσταση της ύλης που θα μπορούσε να υπάρξει μέσα σε έναν αστέρα Νετρονίων.
Τα πέντακουαρκ, λοιπόν, αποτελούν μία πολύ ασταθή μορφή ύλης (για τα δεδομένα που υπάρχουν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) και ίσως είναι το κλειδί για να ξεκλειδώσουμε ακόμη μία πόρτα προς την ανακάλυψη νέων σωματιδίων.
Τα πέντακουαρκ, λοιπόν, αποτελούν μία πολύ ασταθή μορφή ύλης (για τα δεδομένα που υπάρχουν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) και ίσως είναι το κλειδί για να ξεκλειδώσουμε ακόμη μία πόρτα προς την ανακάλυψη νέων σωματιδίων.
______________________
CERN’s LHCb experiment reports observation of exotic pentaquark particles, 14 Jul 2015. Διαθέσιμο στον διαδικτυακό τόπο: http://press.web.cern.ch/news.