Újfajta szubatomi szerkezetre akadtak

Egy japán és egy kínai kutatócsoport egymástól függetlenül fedezte fel a négy kvarkból álló konstrukciót, amely vagy egy új részecske, vagy pedig két darab, egymással szorosan kapcsolódó kétkvarkos részecske együttese.

Újfajta szubatomi szerkezetre akadtak

Lehetséges, hogy az anyag egy új formáját fedezték fel japán, illetve kínai kutatók egy pár éve felfedezett szubatomi részecske tanulmányozása közben. A rendkívül érdekes eredményt még izgalmasabbá teszi, hogy a két kutatócsoport – a japán Belle-, illetve a kínai BESIII-kísérlet tudósai – gyakorlatilag egyszerre, de egymástól függetlenül érte el azt.

Mindkét csoport a 2005-ben felfedezett Y(4260) nevű, rejtélyes részecskét igyekezett vizsgálni. Ennek érdekében elektronokat és pozitronokat ütköztettek egymással, nagy mennyiségű Y(4260)-t hozva létre. A részecske mindössze 10ˆ-23 másodpercig létezik, mielőtt szétesne. A kutatók észrevették, hogy a kísérlet során rögzített adathalmazban egy jelentős kiugrás jelentkezik 3,9 MeV környékén, amely energiaszint nagyjából négyszeres protontömegnek felel meg.

A szakértők ezt követően még alaposabb vizsgálatoknak vetették alá az Y(4260) keletkezési és bomlási folyamatát, és nem is csalódtak: nagyon úgy tűnik, hogy egy új részecskét fedeztek fel, amely a Z(3900) nevet kapta, és a jelek szerint négy kvarkból épül fel, amelyhez hasonlóval eddig még senki sem találkozott.

Nagyon leegyszerűsítve a szubatomi világot (jóval részletesebben itt), a körülöttünk levő anyag nagy részét kvarkoknak nevezett apró egységek építik fel. A jelenlegi elképzelések szerint összesen hatféle létezik belőlük (up, down, furcsa/strange, bájos/charm, bottom és top), és ezek különféle módokon kombinálódhatnak egymással.

A protonokat és a neutronokat három kvark építi fel, a szubatomi részecskék egy másik csoportjának tagjai, a mezonok pedig két kvarkból, pontosabban egy kvarkból és egy anti-kvarkból állnak. Elméletben ugyan felmerült, hogy esetleg lehetnek több mint három kvarkból álló részecskék is, tényleges bizonyíték azonban mindeddig nem akadt ilyenek létezésére.

A kvarkokat összekapcsoló, a közöttük fellépő úgynevezett erős kölcsönhatást a gluonoknak nevezett részecskék közvetítik, hasonlóan ahhoz, ahogy a fotonok az elektromágneses kölcsönhatás közvetítői, a gluonok azonban a fotonokkal ellentétben kizárólag az atommagban létezhetnek. Az Y(4260) nevű exotikus részecske jelenlegi elképzeléseink szerint két kvarkból és egy gluonból áll, bár mint már említettük, a részletekről nagyon keveset tudni.

A részecske alaposabb megismerését célzó kísérletek során viszont egy újabb furcsa részecskére akadtak a kutatók. Eddig több mint 460 Z(3900) keletkezését és széthullását észlelték, ami valószínűsíti, hogy ténylegesen egy új részecskéről lehet szó, nem pedig valamiféle statisztikai hibáról. Az eddigi adatok alapján a részecske elektromos töltéssel rendelkezik, és szinte biztosan tartalmaz egy bájos kvarkot és egy bájos anti-kvarkot, egyéb tulajdonságaira pedig az a legegyszerűbb magyarázat, hogy ezeken kívül egy up kvark és egy down anti-kvark is található benne, ami összesen négyre emeli a részecskét felépítő kvarkok számát.

Egy másik lehetséges magyarázat, hogy a részecske két darab, egymással nagyon szorosan összekapcsolódó kétkvarkos részecskéből épül fel. A hadron-molekulának nevezett konstrukció létezéséről már korábban is spekuláltak a kutatók, de ez esetben is egy olyan dologról, egy új anyagformáról van szó, amilyet a valóságban még senki sem látott.

Bármelyik magyarázat bizonyul tehát igaznak, mindenképpen úgy tűnik, hogy a kutatók valami új, eddig sosem tapasztalt jelenség felfedezésének küszöbén állnak. A kísérletek következő fázisában mindkét tudóscsoport további példányokat igyekszik előállítani a furcsa részecskéből, hogy annak bomlásáról még több adatot gyűjtsenek össze. A szakértők szerint a jövő év végére eldőlhet, hogy pontosan hogyan is néz ki a Z(3900), és hogyan illeszthető (vagy nem illeszthető) bele a létező modellekbe.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward