Ανακαλύφθηκε νέο σωματίδιο;

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων ανακοίνωσε την ανακάλυψη ενός νέου σωματιδίου που αποτελείται από τέσσερα κουάρκ, τα στοιχειώδη σωματίδια που σχηματίζουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια.








Πρόκειται για το σωματίδιο Zc(3900), το οποίο έχει μάζα περίπου ίση με τέσσερα πρωτόνια (3900 μεγαηλεκτρονιοβόλτ - MeV) και η διάρκεια της ζωής του είναι της τάξεως των 10-23 δευτερολέπτων, δηλαδή εκατό χιλιάδες φορές μικρότερη από ένα δισεκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού ενός δευτερόλεπτου.

Η έρευνα δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters, και προέρχεται από την ανεξάρτητη δουλειά δύο ερευνητικών ομάδων, οι οποίες και δημοσίευσαν σε διαφορετικά άρθρα την πιθανή ανακάλυψη του Zc(3900). Οι δύο ομάδες πλαισιώνουν τα πειράματα Belle και BESIII, σε Ιαπωνία και Κίνα αντίστοιχα, και ακολουθούν τα ευρήματα μιας έρευνας που ξεκίνησε από το 2005 και την ανακάλυψη του σωματιδίου Υ(4260).

Μελετώντας τη διάσπαση του Υ(4260), το οποίο βρέθηκε στα «υπολείμματα» συγκρούσεων μεταξύ ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων, και οι δύο ομάδες παρατήρησαν μια «κορυφή» στην ενέργεια των 3.9 MeV. Η ενέργεια αυτή δείχνει πως πρόκειται για ένα σωματίδιο που αποτελείται από τέσσερα κουάρκ, για ένα νέο τύπο ύλης δηλαδή, καθώς κάτι παρόμοιο δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ μέχρι σήμερα.

Κβαντική χρωμοδυναμική

Τον κόσμο των κουάρκ, τον κυβερνούν οι νόμοι της κβαντικής χρωμοδυναμικής (QCD), η οποία ονομάστηκε έτσι επειδή το «χρώμα» είναι μία από τις ιδιότητες που φέρουν τα κουάρκ (κόκκινο, μπλε, πράσινο, και τα αντίθετά τους άντι-κόκκινο, άντι-μπλε, άντι-πράσινο).

Σε υψηλές ενέργειες, πρόκειται για μια θεωρία που την κατανοούμε σε βάθος. Σε χαμηλότερες όμως, όπου τα κουάρκ ενώνονται σχηματίζοντας σωματίδια, οι υπολογισμοί είναι πολύ περίπλοκοι. Έτσι δεν είναι επακριβώς καθορισμένοι ποιοι ακριβώς συνδυασμοί κουάρκ επιτρέπονται και ποιοι όχι, γεγονός που σημαίνει πως τα ευρήματα των πειραμάτων Belle και BESIII, είναι πολύ σημαντικά και μπορούν να καθοδηγήσουν τη θεωρία.


Το επόμενο βήμα

Οι επιστήμονες πάντως, αν και πιθανολογούν πως το Zc(3900) είναι όντως ένα νέο σωματίδιο, αφήνουν ανοικτά και άλλα λιγότερο εξωτικά ενδεχόμενα όπως για παράδειγμα η εν λόγω κορυφή στα 3.9 MeV να οφείλεται σε δύο μεσόνια (σωματίδια που αποτελούνται από δύο κουάρκ) ενωμένα μεταξύ τους.

Σε κάθε περίπτωση, πρόκειται να ακολουθήσει και περεταίρω έρευνα και από τις δύο ομάδες προκειμένου να εξακριβωθεί απόλυτα πως πρόκειται όντως για έναν νέο τύπο σωματιδίου. Αν όντως επιβεβαιωθεί κάτι τέτοιο, ο κόσμος των σωματιδίων θα αποκτήσει ένα ακόμη είδος, και θα επεκταθεί η κατανόησή μας για το συνδυασμό των κουάρκ.

Πηγή