Deze week kondigden onderzoekers van CERN's Large Hadron Collider (LHC) in Zwitserland bewijs aan van een nieuw type deeltje genaamd een pentaquark, Ian Sample-rapporten voor The Guardian .
Quarks zijn kleine deeltjes die aan elkaar binden om verschillende soorten grotere deeltjes te vormen waarmee u misschien meer bekend bent. Drie quarks vormen bijvoorbeeld een proton. En wanneer vijf quarks worden gecombineerd, wordt dat een pentaquark genoemd. Dit lijkt misschien niet zo opwindend, maar voor natuurkundigen wel.
"Het pentaquark is niet zomaar een nieuw deeltje, " zei Guy Wilkinson, een fysicus en woordvoerder van het LHC-experiment, in een verklaring. "Door de eigenschappen te bestuderen, kunnen we beter begrijpen hoe gewone materie, de protonen en neutronen waaruit we allemaal zijn gemaakt, is samengesteld."
Quarks zijn er in zes "smaken": omhoog, omlaag, boven, onder, vreemd en charmant. Anti-quarks komen ook met dezelfde zes smaken. Een pentaquark lijkt te bestaan uit twee up-quarks, een down-quark, een charm-quark en een anti-charm-quark.
De ontdekking bevestigt 50 jaar vermoedens van wetenschappers dat er meer exotische deeltjes kunnen bestaan, legt Tia Ghose uit voor Live Science:
In 1964 stelde natuurkundige Murray Gell-Mann voor dat een groep deeltjes die bekend staan als baryons, waaronder protonen en neutronen, eigenlijk bestaat uit drie nog kleinere geladen subatomaire deeltjes die bekend staan als quarks. Ondertussen ging de theorie, een andere groep deeltjes, mesonen genaamd, bestond uit quarks en hun antimateriepartners, antiquarks.
De theorie van Gell-Mann impliceerde dat zelfs complexere quarkstructuren grotere deeltjes konden vormen, legt Ghose uit. Als een trio van quarks een proton vormt, wat kunnen dan vijf of zes of zeven quarks vormen? Er waren eerdere aanwijzingen voor het bewijs van een pentaquark, maar niets sluitend.
De LHC-onderzoekers bestudeerden hoe baryons (een ander deeltje bestaande uit drie quarks) afbreken, maar tijdens het deeltjesverval vormden de quarks tussenstructuren. Op basis van de signaalpatronen die ze ontvingen, moesten deze tussenliggende structuren pentaquarks zijn, melden de onderzoekers in het tijdschrift Physical Review Letters .
Tot nu toe hebben natuurkundigen dit ene type pentaquark alleen in de LHC-gegevens waargenomen, maar er kunnen veel andere variëteiten zijn.
