Experiment LHCb v CERNe objavil nový typ tetrakvarku

1. júla 2020. Kolaborácia LHCb pozorovala časticu zloženú zo štyroch kvarkov, ktorú predtým nikto nikdy nevidel. Objavená častica, ktorá bola predstavená na nedávnom seminári v CERNe a opísaná v článku uverejnenom dnes na serveri arXiv, je pravdepodobne prvým zástupcom z doteraz neobjavenej triedy častíc. Tento objav pomôže fyzikom lepšie pochopiť zložité spôsoby, akými sa kvarky viažu do zložených častíc, ako sú všadeprítomné protóny a neutróny, ktoré sa nachádzajú vo vnútri atómových jadier.

 

Kvarky sa zvyčajne spájajú do dvojíc a trojíc, čím vytvárajú častice nazývané hadróny. Po celé desaťročia však teoretici predpovedali existenciu štvorkvarkových a päťkvarkových hadrónov, ktoré sa niekedy označujú ako tetrakvarky a pentakvarky, a v posledných rokoch experimenty vrátane LHCb potvrdili existenciu niekoľkých z týchto exotických hadrónov. Tieto častice vytvorené z nezvyčajných kombinácií kvarkov sú ideálnym „laboratóriom“ na štúdium jednej zo štyroch známych základných síl v prírode, silnej interakcie, ktorá viaže protóny, neutróny a atómové jadrá, ktoré tvoria hmotu. Podrobné znalosti silnej interakcie sú tiež nevyhnutné na určenie, či nové, neočakávané procesy sú znakom novej fyziky alebo iba štandardnej fyziky.

 

Častice zložené zo štyroch kvarkov sú už exotické a tá, ktorú sme práve objavili, je prvá, ktorá sa skladá zo štyroch ťažkých kvarkov rovnakého typu, konkrétne z dvoch šarmových (c) kvarkov a dvoch šarmových antikvarkov,“ hovorí odchádzajúci hovorca kolaborácie LHCb, Giovanni Passaleva. „Doteraz LHCb a ďalšie experimenty pozorovali iba tetrakvarky s najviac dvoma ťažkými kvarkmi a žiadny s viac ako dvoma kvarkami rovnakého typu.“

 

Tieto exotické ťažké častice predstavujú extrémne a zároveň teoreticky pomerne jednoduché prípady, na ktorých sa môžu testovať modely, ktoré sa potom môžu použiť na vysvetlenie povahy častíc obyčajnej hmoty, ako sú protóny alebo neutróny. Je preto veľmi vzrušujúce vidieť ich prvýkrát v zrážkach na LHC, “vysvetľuje nový hovorca LHCb Chris Parkes.

 

Tím LHCb našiel nový tetrakvark pomocou techniky lovu častíc, ktorá využíva hľadanie nadmerného počtu zrážkových udalostí, čo je známe ako „pík“ nad hladkým pozadím. Vedci prešli úplnými súbormi dát z LHCb z prvého a druhého behu Veľkého hadrónového urýchľovača, ktoré sa uskutočnili od roku 2009 do roku 2013 a od roku 2015 do roku 2018, a našli píkv rozdelení invariantnej hmotnosti dvojice častíc J/ψ, ktoré sú zložené zo šarmového kvarku a šarmového antikvarku. Pík má štatistickú významnosť viac ako päť štandardných odchýlok, čo je zvyčajná hranica pre nárokovanie objavu novej častice, a zodpovedá hmotnosti, pri ktorej sa predpovedá existencia častíc zložených zo štyroch šarmových kvarkov.

 

Rovnako ako v predchádzajúcich objavoch tetrakvarku nie je úplne jasné, či je nová častica „skutočným tetrakvarkom“, čo znamená, že systém štyroch kvarkov je spolu pevne viazaný, alebo či je pár dvojkvarkových častíc slabo viazaný v molekulovej štruktúre. Tak či tak, nový tetrakvark pomôže teoretikom otestovať modely kvantovej chromodynamiky, teórie silnej interakcie.

Prečítajte si viac na webovej stránke LHCb.

Späť