Wielki Zderzacz Hadronów ma się dobrze. Odkrył nowe cząstki

Wielki Zderzacz Hadronów (Large Hadron Collider, w skrócie LHC) został uruchomiony po przerwie w końcu kwietnia tego roku. Dziś badacze z CERN, Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych, którego częścią jest Zderzacz, ogłosili odkrycie dwóch nowych cząstek.

Jest to nowy, niezaobserwowany wcześniej rodzaj pentakwarku oraz pierwsza obserwacja pary tetrakwarków. Nazwy pochodzą od liczby tworzących je kwarków. Pentakwark zbudowany jest z pięciu, zaś tetrakwark z czterech.

To rzadkie cząstki, które powstają tylko w wynik zderzeń o niesłychanie wysokich energiach. Na co dzień kwarki łączą się w trójki - z trzech zbudowane są protony i neutrony, z których składają się atomowe jądra. Wszystkie inne kombinacje są nietrwałe i rozpadają się w milionowych ułamkach sekundy.

Istnienie tetra- i pentakwarków teoria przewidziała już sześć dekad temu. Zaczęto je jednak obserwować dopiero po uruchomieniu LHC w 2008 roku.

Większość odkrywanych do tej pory egzotycznych cząstek zawiera kwark lub aktykwark powabny, który nie występuje w cząstkach zwykłej, obserwowanej na co dzień materii. Takie egzotyczne cząstki szybko się rozpadają. Fizycy, niczym detektywi, wnoszą o istnieniu takich cząstek ze śladów, które pozostawiają.

Fizycy pracujący nad eksperymentem LHCb ogłosili, że mogą potwierdzić istnienie nowego rodzaju pentakwarku z bardzo dużą pewnością, którą fizycy podają zwykle jako wartość współczynnika sigma. Przyjęli, że 5 sigma jest granicą, od której można ogłosić odkrycie. Oznacza, że szanse, że pomiar jest wynikiem błędu wynoszą mniej niż 1 do 3,5 miliona

Istnienie nowych pentakwarków jest według badaczy pewne na 15 sigma, czyli istnieje szansa jak 1 do miliardów miliardów, że obserwacja jest wynikiem błędu.

“Im więcej wykonujemy analiz, tym więcej egzotycznych hadronów odkrywamy" mówi w komunikacie prasowym koordynator eksperymentu LHCb Niels Tuning. “To przypomina epokę odkryć z lat 50. ubiegłego wieku, kiedy zaczęto odkrywać tak wiele cząstek, że określono je mianem całego zoo. My odkrywamy właśnie drugie, zoo 2.0", mówi fizyk.

Odkrycia te pomogą w opracowaniu jednolitego modelu takich egzotycznych cząstek, bo ich natura w dużej mierze nie jest znana, dodaje rzecznik LHCb Chirs Parkes. Pomoże to też w lepszym zrozumieniu “zwykłych" hadronów, czyli cząstek, z których zbudowany jest otaczający nas świat.

Fizyków najbardziej ciekawi, czy w takich egzotycznych cząstkach kwarki są ze sobą ściśle związane, czy raczej w mniej trwały, przypominający wiązanie chemiczne sposób. Ale jak to w świecie kwantów bywa, może się okazać, że prawdziwa jest pierwsza możliwość, druga lub obie naraz - żartują badacze.