Fizicienii descoperă un nou tip de tetraquark – cel mai longeviv găsit până acum

Familia exotică de particule cunoscută sub numele de tetraquark are un nou membru surprinzător. Supranumit Tcc +, este primul tetraquark care conține doi quarks grei și doi antiquarks ușori și este cea mai longevivă particulă de materie exotică descoperită până acum. Reprezentanții pentru colaborarea LHCb la Large Hadron Collider de la CERN au făcut anunțul săptămâna trecută la Conferința Societății Fizice Europene despre Fizica Înaltei Energii din Germania, găzduită în comun de Universitatea Hamburg și DESY. Quarkurile sunt cele mai fundamentale elemente de bază ale materiei, propuse pentru prima dată în 1964 de Murray Gell-Mann și George Zweig. Quarcurile vin în șase arome diferite, toate diferind în masă și încărcare: în sus, în jos, ciudat, farmec, jos și sus (de la cele mai ușoare la cele mai grele), împreună cu anticarcul lor corespunzător.

În mod obișnuit, acestea se adună împreună în grupuri de doi sau trei pentru a forma hadroni, ținuți împreună de particule purtătoare de forță cunoscute sub numele de gluoni. Barionii obișnuiți sunt hadroni care includ protonul și neutronul unui atom, fiecare alcătuit din combinații de trei quark, în timp ce particulele hadronice cunoscute sub numele de mezoni sunt formate din perechi quark-antiquark. Gândiți-vă la quarks ca la cărămizile LEGO din lumea subatomică, amestecând și potrivind în diferite combinații pentru a forma structuri mai complicate. Gell-Mann a crezut că ar putea exista mai mulți hadroni exotici formați din combinații de quarkuri de patru sau chiar cinci quarkuri, dar acestea au existat numai în domeniul teoriei până destul de recent. Acest lucru se datorează faptului că astfel de particule grele exotice se descompun foarte repede în particule secundare mai stabile în fracțiuni de secundă. Sunt acele produse secundare care apar în detectoarele de accelerare a particulelor, însemnând semnături distinctive pentru particulele lor mai grele de precursor. Dar este extrem de dificil să smulgeți aceste semnături de tot zgomotul din cantitățile mari de date produse în coliziunile de particule. Fizicienii japonezi au găsit primele dovezi experimentale pentru tetraquark în 2003, iar familia a crescut de atunci. De exemplu, fizicienii LHCb au confirmat descoperirea tetraquarkului Z (4430) în 2014, câțiva ani după ce a apărut pentru prima dată în detectorul Belle al acceleratorului japonez KEKB. Doi ani mai târziu, în 2016, fizicienii care analizează datele din 2002-2011 din acceleratorul Tevatron, acum retras al Fermilab, au descoperit un alt tetraquark nou – supranumit X (5568) – format din quarcuri de patru arome diferite: sus, jos, ciudat și jos.

Tetraquarcurile anterioare erau compuse de obicei din cel puțin doi quarcuri de aceeași aromă, făcând din X (5568) o anomalie chiar și în această clasă de particule exotice. Descoperirea ne aduce cu un pas mai aproape de o mai bună înțelegere a regulilor subiacente complicate care guvernează modul în care aceste particule exotice sunt combinate și deschide calea pentru o descoperire viitoare de hadroni exotici și mai grei – poate un tetraquark care înlocuiește cei doi quarks de farmec cu doi quarki de jos (supranumiți Tbb), care ar avea o viață și mai lungă. Deocamdată, rămân încă întrebări semnificative despre modul în care se produc aceste particule exotice. Așa cum a raportat John Timmer anul trecut: există două posibilități care sunt luate în considerare. Într-un caz, noile particule cu număr mare de quark sunt făcute în același mod în care sunt familiare: gluonii le leagă strâns într-o singură particulă. O alternativă, totuși, este aceea că numărul mare de quarks apare deoarece încă două particule familiare sunt strâns asociate. Deci, un tetraquark ar putea fi pur și simplu o asociere strânsă a unei perechi de particule cu doi quark. Un pentaquark ar fi pus laolaltă dintr-un mezon cu două quarkuri care se asociază cu o particulă cu trei quarkuri. „În acest moment, nu este încă clar”, a declarat pentru revista Symmetry, fizicianul LHCb al Universității Syracuse, Ivan Polyakov. „I-am măsurat masa și lățimea vârfului foarte precis. Acest lucru îi va determina pe teoreticieni să facă calcule mai precise și, sperăm, să dezvolte o înțelegere mai profundă a hadronii exotici”. Și odată ce ultimele upgrade-uri la detectorul LHCb sunt complete, există șanse mari să fie descoperiți și mai mulți hadroni exotici. Sursa:arstechnica.com