Ανακαλύφθηκε ένα πεντακουάρκ που περιέχει γοητευτικό κουάρκ στο εργαστήριο DESY

Από την ιστοσελίδα PhysicsWeb, 17 Μαρτίου 2004

Φυσικοί στο εργαστήριο DESY στη Γερμανία έχουν ανιχνεύσει το πρώτο πεντακουάρκ που περιέχει γοητευτικό κουάρκ. Η συνεργασία των φυσικών στοιχειωδών σωματιδίων με το όνομα H1 βρήκε αποδεικτικά στοιχεία για ένα 'γοητευτικό' πεντακουάρκ με μάζα 3.099 MeV στις συγκρούσεις μεταξύ ηλεκτρονίων - πρωτονίων στον επιταχυντή HERA. Εντούτοις, το πείραμα ZEUS στον ίδιο επιταχυντή δεν ήταν σε θέση να επιβεβαιώσει την παρατήρηση.

Είναι γνωστό ότι τα κουάρκ και τα αντικουάρκ συναντώνται σε έξι διαφορετικές γεύσεις - up, down, strange, charm, bottom και top - και συνδυάζονται κανονικά ανά δύο ή τρία για να σχηματίσουν άλλα σωματίδια. Για παράδειγμα, τα μεσόνια περιέχουν ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ, ενώ τα βαρυόνια τρία κουάρκ ή τρία αντικουάρκ. Το πρωτόνιο, που είναι βαρυόνιο, περιέχει δύο πάνω και ένα κάτω κουάρκ, ενώ ένα μεσόνιο, το αρνητικό καόνιο, περιέχει ένα παράξενο κουάρκ και ένα πάνω αντικουάρκ.

Πέρυσι, εντούτοις, προέκυψαν αποδεικτικά στοιχεία για δύο νέα σωματίδια φτιαγμένα όμως από τέσσερα κουάρκ - το Ds (2317) και το Χ (3872) - και για ένα τρίτο νέο σωματίδιο που περιέχει πέντε κουάρκ. Αυτό το πεντακουάρκ, όπως ονομάστηκε, περιείχε δύο πάνω κουάρκ, δύο κάτω κουάρκ και ένα παράξενο αντι-κουάρκ.

Αυτό οδήγησε τους θεωρητικούς να προβλέψουν ότι μπορεί να υπάρχουν κι άλλα πεντακουάρκ με βαρύτερα όμως κουάρκ  - όπως το κουάρκ charm (γοητεία). Τέτοια σωματίδια μπορεί τώρα να φάνηκαν στις συγκρούσεις μεταξύ πρωτονίων και ηλεκτρονίων στον Κυκλικό Επιταχυντή Αδρονίων-Ηλεκτρονίων (HERA) στο Αμβούργο.

Η ομάδα H1 στον επιταχυντή HERA ανίχνευσε γεγονότα στα οποία οι συγκρούσεις ηλεκτρονίων-πρωτονίων παρήγαγαν ένα διεγερμένο μεσόνιο D^- (που περιέχει ένα κάτω κουάρκ και ένα charm αντικουάρκ και ένα πρωτόνιο, ή τα αντισωμάτιά τους. Διαπιστώθηκε δε στο ενεργειακό διάγραμμα των γεγονότων ότι υπάρχει μια στενή κορυφή στα 3.099 MeV. Αυτή η αιχμή αντιστοιχεί στη δημιουργία ενός σωματιδίου που περιέχει δύο πάνω κουάρκ, δύο κάτω κουάρκ και ένα αντικουάρκcharm, ή το ισοδύναμο του αντισωμάτιο.

Και οι ομάδες HERA και ZEUS προγραμματίζουν να κάνουν κι άλλα πειράματα σε μια προσπάθεια να επιβεβαιωθεί η παρατήρηση. Οι πειραματικές μετρήσεις των πεντακουάρκ αναμένεται να δώσουν νέες ιδέες για την ισχυρή πυρηνική δύναμη που 'δεσμεύει' τα κουάρκ μέσα στα σωματίδια.