Tetraquarcul Tcc+ (reprezentare grafică)
În cadrul proiectului de cercetare LHCb (Large Hadron Collider Beauty) de la Marele Accelerator de Hadroni (LHC) de la CERN a descoperită o nouă particulă exotică formată din două quarcuri și două antiquarcuri; noul tetraquarc este prima particulă exotică care are două quarcuri de tip charm.
Quarcurile
Quarcul este o particulă elementară, adică nu este compus din alte particule mai „mici” (din câte știm la ora actuală), care face parte din modelul standard al fizicii particulelor elementare.
Nu există quarcuri libere în natură; acestea formează particule compuse, precum protonii sau neutroni. Nucleonii (nume generic pentru protoni și neutroni) sunt compuși din trei quarcuri; există și alt gen de particule, mezonii, alcătuiți dintr-un quarc și un antiquarc.
Quarcurile sunt implicate în interacțiunea nucleară tare, descrisă de teoria cromodinamicii cuantice. Această teorie ne spune că, în fapt, quarcurile nu pot exista libere și a creat un formalism (sarcina-culoare) care ne arată că în natură există doar combinații de quarcuri, cu anumite reguli. Deci pot exista particule compuse din trei quarcuri (sau trei antiquarcuri), dintr-un quarc și un antiquarc, însă, atâta vreme cât regulile cromodinamicii cuantice sunt respectate, pot exista și combinații exotice de quarcuri.
Combinații exotice de quarcuri
În natură pot exista și combinații de quarcuri diferite față de cele mai simple; astfel, pot exista sisteme de muti-quarcuri, multipli de trei, sau particule exotice compuse din quarcuri și antiquarcuri în numere egale. Ar putea inclusiv exista particule compuse nu doar din quarcuri, ci și din gluoni – care este echivalentul fotonului pentru interacțiunea tare. Aceste sisteme exotice de quarcuri au fost căutate de-a lungul anilor în multe proiecte de cercetare; recent, prin construirea de detectoare din ce în ce mai performante, dar și a acceleratoarelor de particule, au fost descoperite câteva astfel de sisteme exotice, precum o serie de tetraquarcuri – adică particule formate din două quarcuri și două antiquarcuri.
Tetraquarcul Tcc+
O nouă descoperire în această direcție a fost făcută de proiectul de cercetare științifică colaborativ LHCb – prin experimentul instalat la Marele Accelerator de Hadroni (LHC) de la CERN (Geneva). LHCb a anunțat recent în cadrul conferinței European Physical Society Conference on High Energy Physics descoperirea unui tetraquarc care este compus din două quarcuri de tip charm, un antiquarc up și un antiquarc down.
Sarcina electrică a acestei particule este pozitivă și a fost descoperită prin studiul dezintegrării particulei în mezoni. Este prima particula exotică care are două quarcuri charm; până în prezent au fost descoperiți tetraquarcuri exotice cu un quarc charm și un anti-quark charm (conținutul net de charm fiind zero). Vor urma studii care să descrie mai bine această particulă și proprietățile ei cuantice.
La ce poate ajută acest studiu
Studiul noii particule, precum și a celorlalte particule exotice, ne poate ajuta să înțelegem mai bine teoria modelului standard; pe măsură ce măsurătorile devin din ce în ce mai precise s-ar putea să se descopere că există diferențe între ceea ce prevede modelul standard și ceea ce se măsoară în cadrul experimentelor; ar fi extrem de interesant, întrucât ar putea însemna că am descoperit semnale ale unei noi fizici, la care mulți fizicieni visează.
Alte particule exotice?
În cadrul experimentelor de la acceleratoarele de particule se caută de zor să descopere alte particule exotice. Printre acestea la loc de cinste ar fi un tetraquarc care conține două quarcuri grele: adică de tip bottom, Acest tetraquarc, în procesul de dezintegrare, implică interacțiunea nucleară slabă, ceea ce ar face că viața medie a tetraquarcului să fie mult mai lungă, câteva ordine de mărime, față de viața medie a tetraquarcurilor descoperite până în prezent. Pe urmă ar mai fi și glueballurile – adică particule compuse doar din gluoni; până în prezent nu există o confirmare fără dubiu a existenței unei astfel de particule.
Credit imagine: CERN
