Ανακαλύφθηκε νέο παράξενο πεντακουάρκ

Από την ιστοσελίδα ScienceNews.org, 18 Οκτωβρίου 2003

Φυσικοί σε ένα ευρωπαϊκό επιταχυντή σωματιδίων ανέφεραν σε μια ανακοίνωση τους, στις 8 Οκτωβρίου, ότι έχουν επισημάνει ένα στοιχειώδες βαρυονικό σωμάτιο, με S = –2 και Q = –2, που ποτέ πριν δεν το είχαν παρατηρήσει, και το οποίο είναι φτιαγμένο από πέντε στοιχειώδη σωματίδια κουάρκ και αντικουάρκ.

Ενώ τα πρωτόνια και τα νετρόνια περιέχουν τρία μόνο κουάρκ, κανένα σωματίδιο δεν είναι γνωστό να αποτελείται από τέσσερα κουάρκ.

Πρόκειται για τη δεύτερη φορά που έχει αναγνωριστεί τέτοιο σωματίδιο με πέντε κουάρκ. Την πρώτη φορά που βρέθηκε ήταν το περασμένο καλοκαίρι, από τρεις ανεξάρτητες ομάδες που εργάζονταν στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιαπωνία, και τη Ρωσία.

Η ανίχνευση αυτού του δεύτερου πεντακουάρκ ενισχύει τη θεωρία ότι υπάρχει μια οικογένεια βαρυονίων με πέντε κουάρκ, λέει ο Gunther Roland του Τεχνολογικού Ιδρύματος της Μασαχουσέτης (MIT), ένα μέλος της ομάδας που επισήμανε το νεώτερο σωματίδιο. Οι φυσικοί αναμένουν κι άλλα μέλη στη νέα οικογένεια των σωματιδίων, όπως είναι αυτά τα αρχικά δύο μέλη, που να αποτελούνται από τέσσερα κουάρκ και ένα αντικουάρκ.

"Είναι πραγματικά η αρχή μιας νέας εποχής," αναφέρει ο Roland. "Σκέφτομαι ότι αυτό θα μας οδηγήσει σε ένα μεγάλο πρόγραμμα για να βρεθεί κι άλλο πεντακουάρκ. Έτσι θα γίνουν κατανοητές οι ιδιότητες τους με λεπτόμερεια."

"Υπάρχει μια διέγερση στον επιστημονικό κόσμο," λέει ο θεωρητικός Harry Lipkin του Ιδρύματος Weizmann στο Ισραήλ, ο οποίος όμως δεν συνδέεται με την ομάδα που έκανε την ανακάλυψη.

Αποδείξεις για περίπου 40 νέα σωματίδια εμφανίστηκαν σε μια ανάλυση εκατομμυρίων συγκρούσεων μεταξύ πρωτονίων-πρωτονίων από το 2000 και το 2001 στην στον επιταχυντή Super Proton Synchrotron (SPS) στο CERN στη Γενεύη. Το πείραμα, που ονομάζεται NA49. πρέπει όμως να επαναληφθεί.

Η ανακάλυψη μιας νέας οικογένειας σωματιδίων που περιέχουν κουάρκ μπορεί να βοηθήσει τους φυσικούς να κατανοήσουν ότι κενά υπάρχουν στις αλληλεπιδράσεις των κουάρκ, λέει ο θεωρητικός Frank Wilczek του MIT. Τους επιστήμονες μπέρδευε μέχρι τώρα η απουσία σωματιδίων με περισσότερα από τρία κουάρκ ή αντικουάρκ, τα οποία οι θεωρητικοί για δεκαετίες ανέμεναν να εμφανιστούν στους επιταχυντές.

Ο θεωρητικός Marek Karliner, του πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ, αναφέρει ότι αυτά τα σωματίδια με πολλά κουάρκ και αντικουάρκ μπορεί να είχαν εμφανιστεί στο αρχικό Σύμπαν και μπορούν να βρίσκονται ακόμα και σήμερα στα εξαιρετικά πυκνά αστέρια. Όπως οι πρόσφατα ανακαλυφθέντες εξωηλιακοί πλανήτες προσφέρουν νέα στοιχεία στους αστρονόμους, έτσι και τα πεντακουάρκ προειδοποιούν τους φυσικούς για πιθανές νέες υποατομικές ρυθμίσεις, προσθέτει.

Μερικοί θεωρητικοί, συμπεριλαμβανομένου των Karliner, Lipkin, και Wilczek, προτείνουν ότι τα πεντακουάρκ μπορεί να συνδέονται με δύο υποομάδες κουάρκ, που είναι γνωστά ως diquarks.

Αυτά είναι ζεύγη κουάρκ-κουάρκ ή αντικουάρκ-αντικουάρκ, που φαίνονται να διαδραματίζουν ελάχιστο μόνο ρόλο στις αλληλεπιδράσεις των κουάρκ, λέει ο Wilczek.

Άλλοι όμως πιστεύουν ότι τα νέα συμπεράσματα αποκλείουν τέτοιες ρυθμίσεις.

"Μην πιστεύεται κανένα θεωρητικό μοντέλο σε αυτή τη φάση," λέει ο Lipkin. Τώρα το πιο σημαντικό για τα στοιχεία του CERN, λέει ο Karliner, είναι ότι απομακρύνουν τις αμφιβολίες για το αρχικό πεντακουάρκ που διακρίθηκε το περασμένο καλοκαίρι.

"Υπήρξαν κάποιες μικρές αποκλίσεις μεταξύ των πειραμάτων, στα οποία προσδιορίστηκε το πρώτο πεντακουάρκ, και οι επιστήμονες ανησύχησαν ότι κάτι πήγε λάθος", ανέφερεςο  Karliner. "Η ανακάλυψη κι άλλου μέλους αυτής της εξωτικής οικογένειας είναι πολύ καθησυχαστική είδηση".