Naukowcy odkryli nowy rodzaj tetrakwarka
Naukowcy z Fermilabu (ang. Fermi National Accelerator Laboratory) – Państwowego Laboratorium Przyśpieszania Cząstek Elementarnych im. Enrico Fermiego w Batavii (USA) odkryli nowy rodzaju tetrakwarka składający się z czterech różnych kwarków
Jeden z najpotężniejszych akceleratorów cząstek, Tevatron, oficjalnie przeszedł na emeryturę w 2011 roku. Jednak dane z jego ostatniej serii eksperymentów, nadal przynoszą interesujące wyniki. Dzięki temu fizycy z projektu DZero ogłosili odkrycie nowej cząstki, uważanej za część egzotycznej rodziny tzw. tetrakwarków. Warto dodać, że w projekcie DZero współpracowało 75 instytucji z 18 krajów.
Tevatron – akcelerator kołowy znajdujący się w Fermilabie – ma na swoim koncie wiele odkryć. W 1995 roku przyczynił się do odkrycia kwarka wysokiego (top), a w 2007 została zmierzona jego masa z dokładnością do 1%. W 2006 fizycy zidentyfikowali i zmierzyli pierwsze przypadki B-oscylacji mezonów, a także zanotowali dwa typy barionów sigma. W 2007 grupa naukowców doniosła o obserwacji „kaskady B” barionów Xi. We wrześniu 2008 zaobserwowano cząstkę „podwójnie dziwny” barion omega, Ωb. W lipcu 2011 roku została odkryta cząstka Xi-sub-b Ξb°. Składa się ona z trzech kwarków: dziwnego (strange), górnego (up) i niskiego (bottom).
Hipotezę istnienia kwarków jako elementarnych składników materii wysunęli niezależnie od siebie Gell-Mann i G. Zweig w 1964 roku. Nazwę zaproponował Gell-Mann. Słowo 'quark' pochodzi ze zdania „Three quarks for Muster Mark!” z powieści pt. Finneganów tren, ostatniego dzieła Jamesa Joyce’a, opublikowanego w 1939 roku.
Kwarki są obecnie najmniejszymi znanymi składnikami materii, najczęściej łączą się w grupy po dwa lub trzy. Przykładowo, w przypadku protonu i neutronu w jądrze atomowym każdy z nich składa się z kombinacji trzech kwarków.
Wszystkie kwarki opisywane są przez zestaw charakterystycznych wielkości zwanych liczbami kwantowymi. Jedną z nich jest zapach. Mówi się, że dany kwark ma określony zapach, np. kwark s ma cechę zwaną dziwnością (S= -1), natomiast kwarki c, b i t charakteryzowane są odpowiednio liczbami kwantowymi C, B i T. Są to powab (po ang. charm), piękno (beauty) i prawda (truth). A zatem kwarki występują w sześciu różnych „zapachach”: górny (u), dolny (d), dziwny (s), powabny (c), niski/piękny (b) i wysoki/prawdziwy (t) – w setkach kombinacji.
Przez długi czas fizycy nie mieli dowodów na to, że kwarki mogą przejść do innej konfiguracji oprócz dwóch lub trzech kwarków, choć Gell-Mann przewidział, że mogą istnieć cząstki zbudowane z czterech lub nawet pięciu kwarków. To zmieniło się w 2003 roku, kiedy japońscy fizycy znaleźli pierwszy dowód na istnienie tetrakwarków. Od tego czasu kilka innych kandydatów do tetrakwarków zostało zidentyfikowanych, ostatnio w 2014 roku, w Wielkim Zderzaczu Hadronów (ang. Large Hadron Collider, LHC).
Jak sama nazwa wskazuje, tetrakwark to rodzaj cząstki składającej się z czterech kwarków mocno związanych ze sobą za pomocą dużej siły jądrowej. Wiążą się one jeszcze bardziej w egzotycznym pentakwarku (o jego odkryciu pisaliśmy w artykule Odkrycie nowej cząstki - pentakwarka), cząstce składającej się z pięciu kwarków, odkrytych przez LHC w 2015 roku.
Nowo odkryty tetrakwark, nazwany X (5568), jest niezwykły, nawet wśród innych egzotycznych członków swojej rodziny. Wykryte wcześniej tetrakwarki zwykle zawierają co najmniej dwa kwarki tego samego zapachu. X (5568) składa się z kwarków w czterech różnych zapachach: górny, dolny, dziwny oraz niski/piękny.
Opracowano na podstawie:
Fermilab scientists discover new four-flavor particle
Fermilab Physicists Have Discovered a Possible New Tetraquark
