Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Na początku lat 60. XX w. katalog cząstek uważanych za elementarne obejmował blisko sto okazów. Aby usystematyzować to istne zoo, Murray Gell-Mann i George Zweig niezależnie od siebie zapostulowali w 1964 r., że większość ze znanych ówcześnie cząstek (konkretnie wszystkie hadrony, czyli takie cząstki jak proton, neutron czy pion) musi być złożona. Nowe „cegiełki materii”, które wyróżnia ułamkowy ładunek elektryczny, zostały nazwane kwarkami.
Koncepcja kwarków okazała się strzałem w dziesiątkę i zapewniła Gell-Mannowi Nagrodę Nobla już w 1969 r. Początkowy model zakładał istnienie trzech rodzajów (tzw. zapachów) kwarków, jednak dalsze rozważania teoretyczne doprowadziły do konkluzji, że powinno być ich dokładnie dwa razy więcej. Dodatkowo kwarki, jak wszystkie cząstki elementarne, posiadają swoich „antypartnerów” o przeciwnym ładunku elektrycznym, tworzących antymaterię. Najcięższy i najbardziej nieuchwytny kwark „wysoki” (top quark) został odkryty dopiero 20 lat temu.
Wszystkie znane dotychczas hadrony są zbudowane z trzech kwarków (to tzw. bariony) lub pary kwark-antykwark (mezony), choć już Gell-Mann w 1964 r. zauważył, iż teoretycznie możliwe są cząstki złożone z czterech bądź pięciu elementów. Tetrakwark – układ dwóch kwarków i dwóch antykwarków – zaobserwowano w Wielkim Zderzaczu Hadronów w zeszłym roku, potwierdzając sugestie z poprzednich, mniej dokładnych eksperymentów. Tym razem badacze z CERN ogłosili odkrycie pentakwarka ulepionego z czterech kwarków i jednego antykwarka.
Zaobserwowanie pentakwarka jest przełomowym odkryciem, gdyż otwiera nowy poligon do badania oddziaływań między kwarkami, zwanych oddziaływaniami silnymi. Jedną z najbardziej zagadkowych cech modelu kwarkowego jest ich uwięzienie – kwarki przyciągają się tym silniej, im dalej od siebie się znajdują. Nie możemy więc obserwować pojedynczych kwarków, potrafimy jednak tak mocno ścisnąć hadrony, żeby zamknięte w nich kwarki przez ułamek sekundy zachowywały się swobodnie. Tajemnicze uwięzienie kwarków stanowi część jednego ze słynnych Problemów Milenijnych ogłoszonych przez Instytut Claya, którego rozwiązanie zapewni odkrywcy, oprócz chwały i miejsca w historii, także milion dolarów w gotówce. ©
Autor jest matematykiem i fizykiem, pracuje na Uniwersytecie Jagiellońskim; członek Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych.
O pentakwarkach pisze także dr Łukasz Lamża w serwisie www.granicenauki.pl
