اطلاعات جدیدی از برخورددهنده‌ی بزرگ هادرونی نشان می‌دهد که کوارک‌های پنج‌تایی عجیبی که در سال 2016 کشف شدند ترکیبی از مزون‌های کوارک-پادکوارک و باریون‌های سه کوارکی هستند.

ذراتی که از سه کوارک یا یک جفت کوارک-پادکوارک تشکیل شده اند اعضای آشناتری از مدل استاندارد هستند اما نظریه وجود ترکیب‌های عجیب‌ِ دیگر را هم پیش‌بینی می‌کند. در سال 2016، بر مبنای داده‌های برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونی (LHC)، دست اندرکارانِ‌ LHCb علائمی از مورد در حال جستجو را مشخص کرد: یک پنتاکوارک Pentaquark)) که از چهار کوارک و یک پادکوارک تشکیل شده بود (خبر 18 اوت 2016 را ببینید). اکنون همان گروه از پنتاکوارک‌هایی گزارش می‌دهد که توسط نیروهای جاذبه بین یک باریونِ سه کوارکی و یک مزونِ کوارک-پادکوارک که آن‌ها را به طور ضعیفی به شکل یک حالت «مولکولی» پیوند داده، تشکیل شده اند.

در حالی‌ که آشکار سازی علائم پنتاکوارک‌های اولیه از اطمینان آماری بالایی برخوردار بود، اما مشخص نبود که اجزاء کوارکی چطور سازمان یافته‌اند. کرومودینامیک کوانتومی- نظریه‌ای که برهمکنش کوارک‌ها را توصیف می‌کند- احتمالات مختلفی از جمله پیوند قویِ پنج کوارکی، ترکیب‌هایی از انواع مختلف باریون‌ها و مزون‌ها یا حتی برهمکش کوتاه مدت بین ذرات ساده‌تر و فرآورده‌های واپاشیِ آن‌ها را مجاز میداند.

با نتایج جدید LHC، تیم تحقیق به داده‌هایی 9 برابر داده‌های مورد استفاده برای کشف پنتاکوارک‌های نخستین دسترسی داشت. این بزرگترین مجموعه‌ از داده‌ها مشخص کرد که یکی از انواع ذراتی که سه سال پیش مشاهده شده در واقع دو پنتاکوارک جداگانه با جرم‌های تقریبا برابر است. جرم این ذرات- به همراه یک پنتاکوارکِ سبکتر که اخیراً کشف شده- در حد زیادی با جرم کاندید‌های سه‌تاییِ باریون-مزون همخوانی دارد.

با وجود اینکه ممکن است این جرم‌ها به طور اتفاقی از ساختارهای پنتاکوارکِ دیگری ناشی شده باشند اما به گفته‌ی پژوهشگران چنین تطابقی تصادفی خواهد بود. گرچه قبل از اطمینان به این حرف باید آزمایش‌های بیشتری انجام شود.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع

How a Pentaquark is Put Together