Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Tarafından Keşfedilen Üç Yeni Parçacık

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki (LHC) uluslararası LHCb işbirliğiyle yeni bir tür "pentakuark" parçacığı ve ilk kez "tetrakuark" çifti keşfedildi ve CERN'de bulunan egzotik hadronların listesi genişlemiş oldu.

Hadronların (kuarklardan oluşan parçacıklar) büyük çoğunluğu, her birinde üç kuark bulunan proton ve nötronlardır. Üç aileye ayrılan altı tür kuark vardır: Yukarı ve aşağı, tılsım ve garip, üst ve alt. Sırasıyla, her biri protona kıyasla üçte iki ve eksi üçte bir yüke sahiptir.

Proton, iki yukarı kuarktan ve bir aşağı kuarktan oluşur, bu da onu pozitif yüklü hale getirir. Bir yukarı ve iki aşağı bir nötron oluşturur. Tek sayıda kuark içeren bu tür parçacıklar baryonlar olarak bilinir. Çift sayıları varsa, genellikle bir kuarktan ve aynı kütleye ancak zıt yüke sahip olan antikuarktan oluşan mezonlar olarak bilinirler.

Son 20 yılda Japonya’daki Belle işbirliği, Fermilab ve LHCb altmış yıl önce tahmin edilen daha ağır baryonlar ve mezonlar yaratmanın mümkün olduğunu gösterdi. Yeni keşfedilen pentakuark, tılsım kuark ve tılsım antikuark ile yukarı, aşağı ve garip kuarktan oluşur. Bu, garip bir kuark içeren ilk pentakuarktır ve 15 sigmalık bir istatistiksel anlamlılıkla belirlenmiştir. Keşifler için altın standart 5 sigmadır.

LHCb tarafından keşfedilen iki yeni tetrakuark.

 

İkinci keşif bir tetrakuark çiftidir. İlki protonun iki katı yüke sahiptir ve tılsım kuark, garip antikuark, yukarı kuark ve aşağı antikuarktan oluşur. Tılsım kuark, garip antikuark, yukarı antikuark ve aşağı kuarktan oluşan nötr karşılığı ile birlikte keşfedildi.

LHCb fizik koordinatörü Niels Tuning yaptığı açıklamada, "Ne kadar çok analiz yaparsak, o kadar çok egzotik hadron türü buluruz" dedi. “1950’lerde hadronlardan oluşan bir 'parçacık hayvanat bahçesinin' keşfedilmeye başladığı ve nihayetinde 1960'larda geleneksel hadronların kuark modeline yol açtığı benzer bir keşif dönemine tanık oluyoruz. 'Parçacık hayvanat bahçesi 2.0' yaratıyoruz."

Yeni ve egzotik hadronların keşfi, kuarkları bir parçacık içinde bir arada tutan güçlü nükleer kuvveti anlamamıza yardımcı olur. Egzotik hadronlarda, kuarkların hepsinin birbirine sıkıca mı yapıştığı yoksa bir molekül gibi gevşek bağlı üçlüler ve çiftler mi oluşturdukları belirsizdir. Daha fazla analiz gerekir.

LHCb sözcüsü Chris Parkes, "Yeni tür tetrakuarklar ve pentakuarklar bulmak ve bunların özelliklerini ölçmek, teorisyenlerin, doğası büyük ölçüde bilinmeyen birleşik bir egzotik hadron modeli geliştirmelerine yardımcı olacak" diyor. "Ayrıca geleneksel hadronları daha iyi anlamaya yardımcı olacak."

LHC, neredeyse dört yıl sürecek olan üçüncü çalışmasına başladı. Yeni güncellenen LHCb dedektörünün önceki çalıştırmadan 10 kat daha fazla veri toplaması bekleniyor.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.