Naukowcy odkryli nieznaną wcześniej cząstkę. "To nowy etap w fizyce"

Dzięki eksperymentom, przeprowadzanym za pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów w Genewie, naukowcom udało się zaobserwować zupełnie nowy rodzaj cząsteczki. Są przekonani, że to odkrycie pozwoli im lepiej zrozumieć działanie sił, utrzymujących stabilność jąder atomowych. Co ciekawe, zaledwie dekadę temu wydawało się, że nie mogą one istnieć.

Nowa cząsteczka, zwana pentakwarkiem, jest o tyle interesująca, że – jak sama nazwa wskazuje – składa się z połączenia pięciu cząstek elementarnych (kwarków). Zarówno protony jak i neutrony, obecne w składających się na całą widzianą przez nas materię atomach, zbudowane są zaś z trzech kwarków. Fizycy od dawna spekulowali, że – w teorii – jest możliwe istnienie połączenia większej liczby cząstek elementarnych. Ich zbadanie mogłoby doprowadzić do przełomu w chromodynamice kwantowej – dziale nauki, zajmującej się opisywaniem działania sił, które utrzymują w całości wszystkie podstawowe cząstki materii.

Problem w tym, że o ile istnienie połączeń nawet pięciu kwarków jest teoretycznie możliwe, to dotychczas nie udało się zaobserwować go w praktyce. W 2002 roku grupa japońskich naukowców ogłosiła odkrycie cząsteczki o ok. 50 proc. cięższej od protonu, która miała być właśnie pentakwarkiem. Miało się ona pojawić jako produkt uboczny zderzania wysokoenergetycznych fotonów i neutronów. To odkrycie potwierdziło później kilkanaście innych zespołów badawczych, niezależnie od siebie analizujących dane z japońskiego eksperymentu.

Ale już trzy lata później, kiedy eksperyment Japończyków powtórzono z zastosowaniem dokładniejszego pomiaru w Narodowym Akceleratorze Thomasa Jeffersona w Virginii, okazało się, że entuzjazm był przedwczesny. Nowe wyniki podważyły istnienie pentakwarku, a całe zajście przywoływano nawet później jako przestrogę przed doszukiwaniem się w wynikach eksperymentów danych, których tam nie ma. Rocznik "Review of Particle Physics" nazwał nawet wpadkę japońskich badaczy "ciekawym epizodem w historii nauki".

Najnowsze wyniki eksperymentów w Wielkim Zderzaczu Hadronów, jak zapewniają naukowcy, nie pozostawiają jednak wątpliwości. Pentakwarki faktycznie istnieją. Fizycy zaobserwowali sygnał, którego pojawienie się byłoby "statystycznie niemal niemożliwe, gdyby nowa cząstka nie istniała". Wskazywał on na pojawienie się dwóch istniejących krótkotrwale obiektów o wadze 4,38 i 4,45 gigaelektronowoltów (czyli 4,67 i 4,74 razy cięższych od protonu).

Podkreślają, że poziom prawdopodobieństwa – w tym przypadku 9-sigma – jest znacząco wyższy od 5-sigma, który standardowo przyjmuje się jako wymagany dla ogłoszenia odkrycia w fizyce cząsteczkowej (z taką pewnością odkryto w 2012 bozon Higgsa i nikt nie podważał wtedy jego realności).

- To chyba najbardziej ekscytujące odkrycie w chronodynamice kwantowej, jakie jestem sobie w stanie wyobrazić – stwierdził komentując wyniki z CERN-u Frank Wilczek, naukowiec z MIT, który kładł podwaliny pod tę teorię fizyczną. – To jak feniks wstający z popiołów – mówi o ponownym udowodnieniu istnienia pentakwarku.

_ DG _