יותר משלוש שנים לאחר שגילו חלקיק תת-אטומי שלא נראה מעולם, פיזיקאים יודעים כעת כיצד חלקיקים אלה - המכונים פנטקארקים - מורכבים יחד.
מחקרים חדשים חושפים שלושה סוגים חדשים לחלוטין של פנטה-קווארקים ומראים שהם כל אחד עשוי משני מרכיבים: אשכול שלושה-קווארקים אחד הנקרא בריון ואחד זיווג של קווארק ועתיקות המכונה מזון.
מנהיג המחקר תומאש סקווארניקי, פיזיקאי מאוניברסיטת סירקוזה במדינת ניו יורק, אמר: "קיבלנו תמונה הרבה יותר פריכה ואמרנו, 'אלוהים אדירים, יש דברים שממש לא דמייננו'.
מבנה תת אטומי
קוורקים הם חלקיקים תת אטומיים המגיעים בשישה סוגים (למעלה, למטה, מוזר, קסם, מלמטה ומעלה). הם אבני הבניין של פרוטונים ונויטרונים, העשויים משלושה קווארקים לחלק. חלקיקי שלוש-קווארקים אלה ידועים גם כבריונים. סוג חלקיקים חשוב נוסף הוא המזון; כל אלה מורכבים מקוואק ומעתיק. עתיקות הם בני דודי הקווארקים המוזרים.
בשנות ה -60, כאשר פיזיקאים עברו תיאוריה על כל הקווארקים הללו, הם הבינו שאין סיבה שלא יהיו להם חלקיקים העשויים ארבעה או חמישה קווארקים, אמר סקוורניקי ל- Live Science. אך לא היו עדויות ניסיוניות לחלקיקי חמישה קווארקים, או פנטקווארקים - כלומר עד 2015, אז גילה סקוורניקי ועמיתיו את החפצים בין החלקיקים שנוצרו כתוצאה מהתנגשויות ב"הדרדר הגדול "בג'נבה.
באותה העת, אמר סקוורניקי, הנתונים מעט מעורפלים. מאז, החוקרים הגדילו את כמות הנתונים שיש להם על פנטקווארקים אלה בגודל של תשעה. זה הוביל לתמונה חדה בהרבה, אמר סקוורניצקי.
כדורי קווארקים
הדבר הראשון שגילו החוקרים היה שישנם שלושה פנטקווארקים נפרדים של שלושה מסות ייחודיות בין חלקיקי ה- LHC. אחד מהם לא בוטל בעבר. השניים האחרים הופיעו כקפיצת מדרגה אחת בספקטרום מסת החלקיקים במחקר 2015, אך כעת הם נראים כשני חלקיקים נפרדים עם מסות נפרדות.
והכי חשוב, הנתונים החדשים חושפים את המבנים הפנימיים של פנטוורקים אלה. בעבר, אמר סקוורניקי, לא היה ברור כיצד חמשת הקווארקים מסודרים בתוך הפנטה-פארק. האם כולם התקשרו זה עם זה? או האם במקום זאת היו שני מקבצים - בריון בן שלוש קווארקים ומזון (החלקיק העשוי מקוואק ועתיקות) שהיו זה בזה אינטראקציה?
מהנתונים החדשים עולה כי זהו המקרה האחרון. על פי איך שהקווארקים מתפרקים - הם לא יציבים וקיימים רק זמן קצר לפני שמשנים את התצורה שלהם - הם חייבים להיות עשויים מבריאונים ומזונים אינטראקציה, אמר סקוורניקי. הפנטה-קווארקים מורכבים מקוואק קסם, קווארק אנטי-קסם, שני קווארקים למעלה ואחד קווארק למטה. יש להם המונים שונים מכיוון שהקווארקים קיימים במצבים קוונטיים שונים.
"המשמעות של התצפיות החדשות היא שהיא כעת מצביעה לכיוון אחד ברור", אמר. כל פנטקרק עשוי מברון עם שלושה קווארקים בפנים ומזון עם קווארק ועתיקות.
"זה כמו שני כדורי קווארקים נפרדים הדבוקים זה בזה," אמר סקוורניקי.
סקוורניקי הציג את התוצאות ב- 26 במרץ בוועידת הפיזיקה Rencontres de Moriond בלה טווילה, איטליה. החוקרים מתכננים לבצע מדידות נוספות בכדי לאשש את ממצאיהם, אמר סקוורניצקי, והם מתכננים לחפש עוד סידורי פנטקווארק.
"אני בעצם בטוח שבעתיד נראה יותר מהחלקיקים האלה מסוג פנטה-פארק", אמר.
