Ερευνητικές συνεργασίες του CERN παρουσιάζουν νέα αποτελέσματα ερευνών σε σωματίδια με γοητευτικά κουάρκ

Οι συνεργασίες ALICE, CMS και LHCb στο CERN παρουσίασαν νέες μετρήσεις που δείχνουν πώς τα γοητευτικά σωματίδια – σωματίδια που περιέχουν γοητευτικά (charm) κουάρκ – μπορούν να υπηρετήσουν ως «αγγελιαφόροι» των δυο τύπων μάζας που αποτελείται από κουάρκ και γλοιόνια: τα αδρόνια, τα οποία αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της ορατής ύλης στο σημερινό σύμπαν, και το πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων, το οποίο θεωρείται ότι πρέπει να υπήρξε στο πρώιμο σύμπαν και μπορεί να δημιουργηθεί στον LHC (Large Hadron Collider). Μελετώντας τα γοητευτικά σωματίδια, οι φυσικοί μπορούν να μάθουν περισσότερα σχετικά με τα αδρόνια, στα οποία τα κουάρκ είναι δεσμευμένα με τα γλοιόνια, όπως και το πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων, στο οποίο τα κουάρκ και τα γλοιόνια δεν είναι περιορισμένα μέσα στα αδρόνια.

Τα κύρια αποτελέσματα είναι:

• Η ομάδα του πειράματος LHCb πήρε τις πιο ακριβείς από ποτέ μετρήσεις δυο ιδιοτήτων ενός σωματιδίου γνωστού ως χc1(3872), αδρόνιο που περιέχει δυο γοητευτικά κουάρκ. Το σωματίδιο ανακαλύφθηκε το 2003 και παρέμενε ασαφές εάν είναι ένα αδρόνιο δυο κουάρκ, ή ένα πιο εξωτικό αδρόνιο, όπως ένα τετρακουάρκ – ένα σύστημα τεσσάρων κουάρκ δεμένων σφιχτά μαζί – ή ένα ζεύγος σωματιδίων δυο κουάρκ ασθενώς συνδεδεμένων σε μια δομή όμοια με μόριο. Ο εντοπισμός της φύσης αυτού του αδρονίου θα μπορούσε να διευρύνει την κατανόηση των φυσικών για το πώς τα κουάρκ δένονται μέσα στα αδρόνια.

«Τα αποτελέσματα είναι συνεπή με την ύπαρξη του χc1(3872) ως ένα ζεύγος σωματιδίων δυο κουάρκ χαλαρά συνδεδεμένων, όμως δεν αποκλείονται τελείως η υπόθεση του τετρακουάρκ ή άλλες πιθανότητες», αναφέρει ο εκπρόσωπος της ομάδας του LHCb Giovanni Passaleva.

• Η ομάδα του CMS παρατήρησε για πρώτη φορά το μετασχηματισμό, ή τη «διάσπαση», ενός άλλου σωματίδιου, που αποκαλείται B(0)s, μέσα στο ίδιο σωματίδιο χc1(3872). Οι ερευνητές σύγκριναν τη διάσπαση αυτή με τη διάσπαση του Β(+) μεσόνιου που παρατηρήθηκε προηγουμένως, η οποία είχε οδηγήσει στην πρώτη ανίχνευση του χc1(3872) το 2003. Και οι δυο τύποι διάσπασης συνδέουν τη συμπεριφορά αυτού του αδρονίου με τα κουάρκ «άνω» και «παράξενο».

«Οι διαφορές που μετρήθηκαν στους ρυθμούς διάσπασης είναι ενδιαφέρουσες και θα μπορούσαν να παρέχουν περαιτέρω γνώση πάνω στη φύση του χc1(3872), η οποία δεν είναι ακόμη πλήρως αναγνωρισμένη», λέει ο εκπρόσωπος του CMS, Roberto Carlin.

• Η πειραματική ομάδα ALICE μέτρησε την αποκαλούμενη ελλειπτική ροή των αδρονίων που περιέχουν γοητευτικά κουάρκ, σε συγκρούσεις βαρέων ιόντων. Τα αδρόνια δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια συγκρούσεων που δημιούργησαν επίσης πλάσμα κουάρκ-γλοιονίων. Τα αδρόνια που περιέχουν βαρέα κουάρκ, όπως το γοητευτικό καυάρκ, είναι εξαιρετικοί «αγγελιαφόροι» του πλάσματος κουάρκ-γλοιονίων, που σημαίνει ότι φέρουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με αυτό.

«Το μοτίβο που παρατηρήθηκε από το ALICE δείχνει ότι τα βαρέα γοητευτικά κουάρκ σύρονται από την επέκταση του πλάσματος κυάρκ-γλοιονίων», λέει ο εκπρόσωπος του ALICE, Luciano Musa.

Για το μέλλον, οι πειραματικές ομάδες του LHC στοχεύουν να πραγματοποιήσουν πιο ακριβείς μετρήσεις αυτών των αγγελιαφόρων του κόσμου των κουάρκ χρησιμοποιώντας δεδομένα από την επόμενη περίοδο λειτουργίας του LHC, που θα επωφεληθούν πάρα πολύ από τις αναβαθμισμένους εξοπλισμούς του πειράματος.