Více než tři roky po objevení nikdy předtím neviděné subatomické částice fyzici nyní vědí, jak jsou tyto částice - zvané pentaquarkky - spojeny.
Nový výzkum odhaluje tři zcela nové druhy pentaquarků a ukazuje, že jsou každý vyroben ze dvou složek: jeden cluster tří kvarků nazývaný baryon a jeden pár kvarků a antikvarů nazývaný meson.
„Získali jsme mnohem ostřejší obrázek a řekli jsme:‚ Ó můj bože, jsou v něm věci, které jsme si ve skutečnosti ani nepředstavili, '“řekl vedoucí studie Tomasz Skwarnicki, fyzik na státu Syrakusy v New Yorku.
Subatomická struktura
Kvarky jsou subatomické částice, které přicházejí v šesti typech (nahoru, dolů, podivné, kouzlo, spodní a horní). Jsou stavebními bloky protonů a neutronů, které jsou vyrobeny ze tří kvarků. Tyto tři kvarkové částice jsou také známé jako baryony. Dalším důležitým typem částic je mezon; každý z nich je tvořen kvarkem a antikvarkem. Antikvary jsou divné antihmoty bratranců kvarků.
V šedesátých letech, kdy fyzici poprvé teoretizovali všechny tyto kvarky, si uvědomili, že neexistuje důvod, proč by částice nebyly vyrobeny ze čtyř nebo pěti kvarků, řekl Skwarnicki Live Science. Experimentální důkazy o pěti kvarkových částicích nebo pentaquarkech však neexistovaly, to znamená až do roku 2015, kdy Skwarnicki a jeho kolegové objevili objekty mezi částicemi vytvořenými srážkami ve Velkém hadronském srážce v Ženevě.
V té době, Skwarnicki řekl, byla data trochu mlhavá. Od té doby vědci zvýšili množství údajů, které mají o těchto pentaquarkech, devětkrát. To vedlo k mnohem ostřejšímu obrazu, řekl Skwarnicki.
Koule kvarků
První věc, kterou vědci objevili, byla skutečnost, že mezi částicemi LHC existují tři samostatné pentaquarky tří jedinečných hmot. Jeden byl dříve nezjištěn. Dva ostatní se ve studii z roku 2015 objevili jako jeden bod ve spektru částic, ale nyní jsou patrné jako dvě oddělené částice se samostatnými hmotami.
Nejdůležitější je, že nová data odhalují vnitřní struktury těchto pentaquarků. Dříve, Skwarnicki řekl, nebylo jasné, jak bylo pět kvarků uspořádáno uvnitř pentaquarku. Všichni spolu komunikovali? Nebo místo toho existovaly dva klastry - jeden tří kvark baryon a mezon (částice vyrobená z kvarku a antikvark), které spolu vzájemně reagovaly?
Nové údaje ukazují, že se jedná o druhý případ. Podle toho, jak se kvarky rozkládají - jsou nestabilní a existují jen krátce před změnou jejich konfigurace - musí být vyrobeny z interagujících baryonů a mezonů, řekl Skwarnicki. Pentaquarky jsou tvořeny šarmovým kvarkem, anti-šarmovým kvarkem, dvěma kvarky nahoru a jedním dolů kvarkem. Mají různé hmotnosti, protože kvarky existují v různých kvantových stavech.
„Význam nových pozorování je, že nyní směřují jasným směrem,“ řekl. Každý pentaquark je vyroben z baryonu se třemi kvarky uvnitř a mesonu s kvarkem a antikvarkem.
„Je to jako dvě oddělené koule kvarků přilepené k sobě,“ řekl Skwarnicki.
Skwarnicki představil výsledky 26. března na fyzikální konferenci Rencontres de Moriond v italské La Thuile. Vědci plánují provést další měření, aby potvrdili svá zjištění, řekl Skwarnicki a plánují hledat další uspořádání pentaquarků.
„Vlastně jsem přesvědčen, že v budoucnu uvidíme více těchto částic typu pentaquark,“ řekl.
