آزمایشگاه LHCb در سرن گونه‌ای جدید از ذره چهار کوارکی را که پیشتر دیده نشده بود را مشاهده کرده است. این یافته که در سمینار اخیر در CERN ارائه و در مقاله‌ای هم در سرور arXiv فرستاده شده است. به گمان فراوان، این یافته نخستین کلاس از ذرات کشف نشده این چنینی است.

طرح‌واره‌ای از تتراکوارک کشف شده در سرن

این یافته به فیزیکدانان کمک خواهد کرد تا روش‌های پیچیده‌ای را که در آن کوارک‌ها به یکدیگر می پیوندند و همچنین ساختار ذرات آمیخته را دریابند.

کوارک‌ها بیشتر در گروه‌های دوتایی و سه‌تایی با هم می‌آمیزند تا ذراتی به نام هادرون تشکیل دهند. با این همه، برای ده‌ها سال، نظریه‌پردازان وجود هارون‌های چهارکوارکی و پنج‌کوارکی را پیش‌بینی کرده‌اند، که با عنوان tetraquarks و pentaquarks یاد می‌شوند. در این سال‌ها آزمایش‌هایی در LHCb وجود چندین گونه از این هادرون‌های خاص را درست شمرده است. این ذرات از آمیختن نابهنجار کوارک‌ها ساخته شده‌اند. این مشاهده برای پژوهش درباره یکی از چهار نیروی بنیادی شناخته شده طبیعت، نیروی قوی هسته‌ای ایده‌ال است، نیرویی که پروتون‌ها، نوترون‌ها و هسته‌های اتمی را تشکیل می‌دهد. دانش درست و ژرفنگرانه از نیروی قوی همچنین برای تعیین این که آیا فرآیندهای جدید و غیرمنتظره نشانه فیزیک نوین هستند یا تنها از فیزیک استاندارد سرچشمه می‌گیرند، ضروری است.

سخنگوی سرن در خارج «جیوانی پاسالوا» می‌گوید: "ذره‌هایی که از چهار کوارک ساخته شده‌اند هم اکنون بسیار شگفت و ناآشنا هستند، و این یافته که ما تازه به‌دست آورده‌ایم، نخستین گونه‌ای است که از چهار کوارک سنگین از یک نوع کوارک (طعم) ساخته شده است، از دو کوارك و دو پاد کوارك افسون! تاکنون، LHCb و آزمایش‌های دیگر تنها تتراکوارك‌هایی با بیشینه دو کوارك سنگین مشاهده کرده بودند که هیچ کدام بیش از دو کوارك از یک گونه نداشتند."

کریس پارکز سخنگوی LHCb می‌گوید:

"این ذرات سنگین بیگانه چیزهای بسیار فزاینده و پیچیده ولی از نگرش نظری کمابیش ساده را به ما می‌دهند که با استفاده از آنها می‌توان مدل‌هایی را آزمایش کرد که از آنها برای توضیح ماهیت ذرات ماده معمولی مانند پروتون یا نوترون به‌کار رود. بنابراین بسیار هیجان‌انگیز است که آنها را برای نخستین بار در برخورد دهنده LHC مشاهده کرده‌ایم.

تیم LHCb تتراکوارک نوین را با استفاده از تکنیک آشکارسازی ذرات به دنبال یافتن موارد اضافی از پیشامد (تصادف)، که به "bump" ، (فزونی) شناخته شده و در پس زمینه درست رویداد است، یافت.

پژوهشگران با کاوش داده‌های کامل LHCb از نخستین و دومین رده بزرگ هادرون Collider که به ترتیب از سال 2009 تا 2013 و از 2015 تا 2018 انجام شده، متوجه اختلاف در توزیع انبوه یک جفت ذره J / ψ شدند. این ذره از یک کوارک افسون و یک پادکوارک افسون ساخته شده است.

"فزونی" دارای مفهوم آماری بیش از پنج انحراف استاندارد است که آستانه معمول برای ادعای یافتن یک ذره جدید است و در پیوند با جرمی است که در آن ذرات تشکیل شده از چهار کوارک افسون پیش‌بینی می‌شوند.

همانند یافته‌های پیشین مشخص نیست که این تتراکوارک آیا ذره جدید و یک "تتراکوارک واقعی" است، یعنی سیستم چهار کوارک محکم به هم پیوند شده‌اند یا یک جفت ذره با پیوند سست در یک ساختار مولکولی‌مانند قرار دارند. به هر روی، تتراکوارک نوین به نظریه‌پردازان کمک می‌کند تا مدل های کرومودینامیک کوانتومی و نظریه نیروی قوی را بیازمایند.

منبع خبر: وبگاه سرن

ترجمه و تهیه خبر: فرشاداشکبوس