Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Naukowcy z Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERN – który od kilku miesięcy pracuje na najwyższych obrotach po dwuletniej przerwie – donieśli wczoraj o odkryciu zupełnie nowego typu cząstki – pentakwarka.
Choć odkrywanie nowych cząstek to niemal chleb powszedni dla pracowników Zderzacza, tym razem złowiony został okaz naprawdę niezwykły. Aby zrozumieć, na czym polega jego szczególna pozycja w „cząsteczkowym zoo”, wystarczy wziąć do ręki kartkę i długopis, i zabawić się przez chwilę w prostą zabawę w „zbuduj swój własny hadron”. Do dzieła!
Zasady są proste.
Mamy do dyspozycji sześć podstawowych cegiełek – kwarków. Oznaczmy je literami u, c, t, d, s, b. Kwarkom u, c, t przypisujemy liczbę ⅔. Kwarkom d, s, b przypisujemy liczbę -⅓. Poprzez narysowanie nad nazwą danego kwarka poziomej kreski tworzymy antykwark, który otrzymuje liczbę odwrotną do wyjściowej. Antykwarki u, c, t mają więc wartość -⅔, a antykwarki d, s, b wartość ⅓.
Zabawa polega na zbudowaniu hadronu, czyli cząstki składającej się z dowolnej liczby kwarków, która będzie miała sumaryczną wartość (możemy ją chyba w tym momencie zidentyfikować jako swojski ładunek elektryczny) równą liczbie całkowitej, a więc -1, 0, 1, 2 i tak dalej, ale w żadnym wypadku -⅔ albo 1⅓ .
Najprzyjemniej jest oczywiście dojść do tego faktu samemu (co powinno zająć nie więcej niż minutę gryzmolenia na marginesie gazety), ale najprostszą możliwością jest zbudowanie hadronu składającego się z dwóch kwarków należących do tej samej „grupy cenowej”, z których jeden nadkreślamy, tworząc antykwark. Przykładowo, po połączeniu jednego kwarka c (który dostarcza ładunku ⅔) z jednym antykwarkiem u (który oznaczymy teraz ū, a który dostarcza ładunku -⅔) otrzymujemy cząstkę o sumarycznym ładunku zerowym – którą określa się, nawiasem mówiąc, jako neutralny mezon D. Wszystkie cząstki składające się z dwóch kwarków to mezony, a odkrycie innych konfiguracji pozostawiam wnikliwości Czytelników.
Nieco bardziej złożoną ewentualnością jest „sklejenie” ze sobą trzech kwarków, z których dwa należą do „grupy cenowej” ⅔, a jeden do grupy -⅓, co powinno dać w sumie ładunek (uwaga, matematyka!) ⅔+⅔-⅓ = 1, czyli pojedynczy ładunek dodatni. Zupełnie przypadkowy wybór kwarków u, u, d daje w rezultacie hadron uud, znany też jako proton. Wszystkie cząstki składające się z trzech kwarków to bariony, a moc dostępnych konfiguracji pozostawiam jeszcze bardziej wnikliwym Czytelnikom.
No i teraz puenta. Wszystkie znane dotychczas hadrony należały do jednej z dwóch wyżej wymienionych grup, a więc składających się z dwóch (mezony) lub trzech (hadrony) kwarków. A przecież nie trzeba Einsteina, żeby nagryzmolić na marginesie gazety konfigurację składającą się z czterech czy pięciu kwarków! Cóż, okazuje się, że choć istnienie tetrakwarków, pentakwarków i innych konstrukcji mających sens „na papierze” przewidziano relatywnie szybko po odkryciu przez Murraya Gell-Manna w 1964 roku reguł „gry w kwarki”, żadnego takiego tworu nie zaobserwowano w Przyrodzie. Do wczoraj.
Opublikowany wczoraj „preprint” (czyli upubliczniony nieoficjalnie tekst artykułu, który – jeżeli wszystko pójdzie dobrze – ukaże się w recenzowanym czasopiśmie naukowym) głosi, że w trzewiach Wielkiego Zderzacza Hadronów zaobserwowano pentakwark uudcc¯. Jak to zwykle z tego typu ogłoszeniami bywa, niezbędne jest oczywiście ziarenko nieufności. W przypadku odkryć tej skali kwestia tego, do kogo należy palma pierwszeństwa, może wiele lat później zadecydować o Noblu – jest więc tajemnicą poliszynela, że w światku fizyki teoretycznej występuje niejaka tendencja, aby ogłaszać odkrycia potwierdzone, powiedzmy sobie… „na 99 procent”. Było tak z neutrinami szybszymi od światła w 2011 roku (które okazały się sygnałem po niedociśniętej wtyczce w okablowaniu detektora), w zeszłym roku zaś rzekomym potwierdzeniem istnienia inflacji kosmologicznej (tutaj za sygnał odpowiedzialny był pył galaktyczny – o czym napiszemy w jednym z najbliższych numerów "Tygodnika").
Tym z Państwa, którzy zdążyli już pobawić się chwilę w „zbuduj swój hadron”, a którzy przewidzieli na tej drodze istnienie ośmiokwarków, radzimy więc szybko zagwarantować sobie pierwszeństwo, wysyłając kopię poczynionych na marginesie bieżącego numeru "TP" notatek (oryginał do sejfu) na adres mailowy CERN.
