Τι είναι τα πεντακουάρκ (pentaquark)

Posted on 18/07/2015

0


hadrons

Τα αδρόνια χωρίζονται σε δυο κατηγορίες: τα βαρυόνια (τριάδες κουάρκ) και τα μεσόνια (ζεύγη κουάρκ-αντικουάρκ)

Στις αρχές της δεκαετίας του 1960 ήταν γνωστά περίπου 100 είδη σωματιδίων μαζί με τα συνηθισμένα πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Ήταν πολύ δύσκολο για τους φυσικούς να δεχτούν ότι όλα αυτά ήταν θεμελιώδη σωματίδια. Έτσι το 1964 οι Murray Gell-Mann και George Zweig συνειδητοποίησαν ότι θα μπορούσε να μπει μια τάξη σ’ αυτή τη ζούγκλα των σωματιδίων αν υπέθεταν την ύπαρξη ενός νέου θεμελιώδους σωματιδίου, με ηλεκτρικό φορτίο ±1/3 ή ±2/3 του στοιχειώδους ηλεκτρικού φορτίου. Ο Gell-Mann ονόμασε το νέο σωματίδιο κουάρκ (quark).

Η λέξη quark εμφανίζεται στο μυθιστόρημα του James Joyce, «Finnegans Wake»: 
Three quarks for Muster Mark!
Sure he has not got much of a bark
And sure any he has it’s all beside the mark

Οι Gell-Mann και Zweig, θεώρησαν ότι τα σωματίδια που ονομάζουμε αδρόνια (π.χ. πρωτόνια, νετρόνια, καόνια κ.λπ.) έχουν δομή και αποτελούνται από κουάρκ, τα οποία αλληλεπιδρούν διαμέσου των γλοιονίων που αποτελούν τον φορέα της ισχυρής αλληλεπίδρασης. ( Αντιθέτως, τα σωματίδια που ονομάζουμε λεπτόνια  π.χ. ηλεκτρόνια, νετρίνα , δεν έχουν δομή )

Έτσι, προκύπτουν δυο κατηγορίες αδρονίων: τα βαρυόνια που συνίστανται από 3 κουάρκ και τα μεσόνια από 2 κουάρκ  (ζεύγη κουάρκ – αντικουάρκ).

Το μοντέλο των κουάρκ επέτρεπε επίσης και τον σχηματισμό σωματιδίων που συνίστανται από 5 κουάρκ (4 κουάρκ + 1 αντικουάρκ ή 1 κουάρκ + 4 αντικουάρκ) και ονομάζονται πεντακουάρκ (pentaquark), που όμως δεν είχαν παρατηρηθεί όλα τα προηγούμενα χρόνια.

Η ανίχνευση των πεντακουάρκ στον Μεγάλο Ανιχνευτή Αδρονίων (LHCb)

στοιχειώδη σωματίδια

Τα στοιχειώδη σωματίδια σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο

Πριν από μερικές ημέρες, οι ερευνητές του LHCb ανακοίνωσαν (arxiv.org) την ανίχνευση της κατάστασης του πεντακουάρκ (pentaquark).

Η ανακάλυψη προέκυψε από την μελέτη των διασπάσεων των βαρυονίων Λb προς τρία διαφορετικά σωματίδια: το μεσόνιο J/ψ, το αρνητικό καόνιο Κ¯ και το γνωστό μας πρωτόνιο.

To μπλε ιστογραμμα και η μωβ καμπύλη αποδεικνύουν την ύπαρξη των δυο καταστάσεων πεντακουάρκ

To μπλε ιστογραμμα και η μωβ καμπύλη αποδεικνύουν την ύπαρξη των δυο καταστάσεων πεντακουάρκ

Μελετώντας τα φάσματα μαζών των J/ψ και πρωτονίων εντόπισαν τον ενδιάμεσο σχηματισμό δυο διαφορετικών πεντακουάρκ Pc+ (4380) και  Pc+ (4450), με μάζες 4380 MeV και 4450 ΜeV, αντίστοιχα.
H στατιστική αξιοπιστία των δεδομένων είναι πάρα πολύ καλή και επιτρέπει την επίσημη αναγνώριση της ανακάλυψης.

pentaquark

Pentaquark

science20.com

Διαβάστε επίσης: A new page for hadron physics: Identifying exotic hidden-charm pentaquarks