Σωματίδιο με τέσσερα κουάρκ «είναι νέα μορφή ύλης»

Δύο μεγάλες και ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες, μία στην Ιαπωνία και μία στην Κίνα, ανακοίνωσαν ότι ανίχνευσαν για πρώτη φορά σαφείς ενδείξεις για ένα υποατομικό σωματίδιο που αποτελείται από τέσσερα κουάρκ.

Το σωματίδιο, που πήρε την ιδιαίτερα φιλική ονομασία Zc(3900), υπήρχε πιθανώς τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Τα κουάρκ (και τα αντι-κουάρκ που αποτελούν την αντιύλη) είναι τα θεμελιώδη σωματίδια της ύλης. Συγκροτούν τα μεγαλύτερα σωματίδια της ύλης, τα πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία με τη σειρά τους απαρτίζουν τα άτομα. Μέχρι σήμερα, οι φυσικοί πιστεύουν ότι τα υποατομικά σωματίδια περιέχουν είτε τρία κουάρκ (όπως τα πρωτόνια και νετρόνια), είτε δύο (όπως τα πιόνια και τα καόνια που υπάρχουν στην κοσμική ακτινοβολία).

Όμως κανένας νόμος της Φυσικής δεν απαγορεύει την ύπαρξη περισσότερων κουάρκ μέσα σε ένα σωματίδιο. Η ανακάλυψη ενός «κουαρτέτου» από κουάρκ ανοίγει πιθανώς το δρόμο για την ανακάλυψη και άλλων μορφών εξωτικής ύλης.

Το νέο σωματίδιο ανιχνεύθηκε έμμεσα στους επιταχυντές του ιαπωνικού εργαστηρίου Belle και του κινεζικού BESIII.

Τα ευρήματα παρουσιάζονται σε δύο δημοσιεύσεις στο Physical Review Letters.

Οι ερευνητές βρήκαν ενδείξεις για ένα νέο σωματίδιο με ενέργεια περίπου 3,9 γιγαηλεκτρονιοβόλτ (σχεδόν τετραπλάσια από το βάρος του πρωτονίου), το οποίο έχει φορτίο και αποτελείται από τέσσερα κουάρκ: ένα ζεύγος κουάρκ και ένα ζεύγος αντικουάρκ.

«Η ανακάλυψη του σωματιδίου αποτέλεσε μεγάλη έκπληξη», δήλωσε ο φυσικός Ζιτσίνγκ Λίου του Ινστιτούτου Φυσικής Υψηλών Ενεργειών του Πεκίνου, μέλος του πειράματος Belle.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες του ιαπωνικού πειράματος, οι οποίοι ανίχνευσαν 159 σωματίδια Zc(3900), η πιθανότητα στατιστικού λάθους στους υπολογισμούς τους είναι μικρότερη από μία στα 3,5 εκατομμύρια. Εξάλλου και το κινεζικό πείραμα BESIII εντόπισε 307 παρόμοια σωματίδια, οπότε η πιθανότητα λάθους απομακρύνεται περαιτέρω.

Ασαφής παραμένει ωστόσο η διάταξη των τεσσάρων κουάρκ μέσα στο νέο σωματίδιο. Μια πιθανότητα είναι ότι το Zc(3900) είναι στην πραγματικότητα ένα ζεύγος σωματιδίων (συγκεκριμένα μεσονίων, που το καθένα έχει ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ), ενωμένων μεταξύ τους σε μια δομή σαν μόριο.

Πιο σαφή στοιχεία αναμένονται από το νέο, ισχυρότερο επιταχυντή του πειράματος Belle, ο οποίος αναμένεται να έχει ολοκληρωθεί έως το 2015.

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ