Νέο τετρακουάρκ εντοπίστηκε σε συγκρούσεις ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων

Η δημιουργία σωματιδίων που συντίθενται από καινούργιους συνδυασμούς κουάρκ σε συγκρούσεις υψηλής ενέργειας σωματίων επιτρέπει τους φυσικούς να αναπτύσσουν θεωρίες της κβαντικής χρωμοδυναμικής, οι οποίες περιγράφουν πώς αντιδρούν τα κουάρκ και τα γλοιόνια. Πρόσφατα, η συνεργασία BES III (Beijing Spectrometer III) στον επιταχυντή σύγκρουσης Ηλεκτρονίων-Ποζιτρονίων, στο Πεκίνο, έχει ανιχνεύσει ένα άλλο παράδειγμα τέτοιου συνδυασμού – ένα «τετρακουάρκ» που ονομάστηκε Zcs. Το αποτέλεσμα προσφέρει νέα γνώση στο πώς κατανέμονται τα κουάρκ μέσα στο αδρόνιο.

Το τετρακουάρκ Zcs είναι ένα φορτισμένο σωματίδιο που συνίσταται από τέσσερα κουάρκ: ένα χαριτωμένο κουάρκ, ένα χαριτωμένο αντικουάρκ, ένα παράξενο κουάρκ και ένα επάνω αντικουάρκ. Τα θεωρητικά μοντέλα που προβλέπουν την ύπαρξη του σωματιδίου αυτού υποστηρίζουν επίσης ότι τα συστατικά κουάρκ θα μπορούσαν να παραγάγουν περισσότερους συνδυασμούς κβαντικών καταστάσεων από αυτούς των άλλων πολύ καλά γνωστών σωματίων. Αυτό θεωρείται ότι συμβαίνει επειδή, συγκρινόμενο με τα βαρυόνια των τριών κουάρκ και τα μεσόνια των δύο κουάρκ, για παράδειγμα, το Zcs κατέχει περισσότερες δυνατές εσωτερικές διαμορφώσεις: τα κουάρκ μπορεί να κατανέμονται ομοιόμορφα, ως ένα ζεύγος δικουάρκ-αντιδικουάρκ [1], ή θα μπορούσαν να είναι σε μια χαλαρά δεμένη «μοριακή» κατάσταση.

Οι ερευνητές εντόπισαν το νέο τετρακουάρκ μετρώντας τις ορμές των πρωταρχικών σωματιδίων και των προϊόντων διάσπασης που δημιουργούνται σε συγκρούσεις ηλεκτρονίων-πρωτονίων. Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις Monte Carlo για να ανασυνθέσουν τις διαδρομές διάσπασης από αυτές τις μετρήσεις, μπόρεσαν να αναγνωρίζουν ένα σήμα που αντιστοιχεί στην προβλεπόμενη μάζα του τετρακουάρκ Zcs, περίπου 3,98 GeV/c^2, ή τέσσερις φορές της μάζας του πρωτονίου. Το σήμα ανιχνεύτηκε σε επίπεδο 5,3 σ, επίπεδο το οποίο είναι πέρα από το κατώφλι βεβαιότητας που καθορίζει μια ανακάλυψη.

Για να κατανοήσει το τετρακουάρκ Zcs, η ομάδα των ερευνητών σχεδιάζει να συλλέξει περισσότερα δεδομένα στην ενεργειακή περιοχή 3,98 GeV/c^2. Οι μετρήσεις αυτές θα επιτρέψουν τα μέλη της ομάδας να εξερευνήσουν την παραγωγή και τους μηχανισμούς διάσπασης του σωματιδίου και να αναζητήσουν για τις διεγερμένες καταστάσεις και την αντίστοιχη ουδέτερη.
-----------------------
Σημειώσεις:
[1] Το Δικουάρκ (diquark) αποτελεί μια υποθετική, στη σωματιδιακή φυσική, κατάσταση δύο κουάρκ ομαδοποιημένων στο εσωτερικό ενός βαρυονίου που αποτελείται από τρία κουάρκ. Το δικουάρκ συχνά αντιμετωπίζεται ως ένα υποατομικό σωματίδιο με το οποίο το τρίτο κουάρκ αλληλεπιδρά μέσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Το αντιδικουάρκ, αποτελεί την αντιύλη του δικουάρκ.