Tetraquarks και Pentaquarks: Βρέθηκαν νέες μορφές εξωγήινης ύλης

Επιστήμονες που εργάζονται στο CERN πρόσφατα ανακοινώνω Η ανακάλυψη μιας παράξενης ουσίας που δεν φαίνεται στη φύση: δύο διαφορετικοί τύποι «τετρακουάρκ» και «πεντακουάρκ», όλα δημιουργήθηκαν σε συγκρούσεις μεταξύ ζευγών πρωτονίων που συνθλίβονται μεταξύ τους με ταχύτητες πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Η ενέργεια αυτών των συγκρούσεων κυριολεκτικά μετατρέπεται σε αυτά τα παράξενα σωματίδια, μια διαδικασία που διέπεται από την περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν E = mc2. Θα παρέχουν έναν νέο τρόπο μελέτης της δύναμης που συγκρατεί τα κέντρα των ατόμων μαζί.

Τι είναι τα κουάρκ;

υποατομικά σωματίδια Προτεινόμενα Το 1964 από τον Αμερικανό φυσικό Murray Gell Mann ως λύση σε ένα μεγάλο πρόβλημα της εποχής. Από τα τέλη της δεκαετίας του 1940 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1960, οι φυσικοί ανακάλυψαν εκατοντάδες σωματίδια με μια εκπληκτική ποικιλία μαζών, ηλεκτρικών φορτίων, ηλικίας και των τρόπων με τους οποίους αλληλεπιδρούν τα σωματίδια. Ανακαλύφθηκαν πολλά διαφορετικά σωματίδια με ποικίλες ιδιότητες, τόσο που οι ερευνητές της εποχής αποκαλούσαν τον ζωολογικό κήπο «ζωολογικό κήπο σωματιδίων». Κατά τη στιγμή της ανακάλυψής τους, αυτά τα σωματίδια ήταν τα μικρότερα γνωστά αντικείμενα.

Ο Gilman έσπασε τη σύγχυση όταν συνειδητοποίησε ότι τα σωματίδια του ζωολογικού κήπου δεν ήταν τα πιο μικρά πράγματα στη φύση. Αντίθετα, οι κάτοικοι του υποατομικού ζωολογικού κήπου αποτελούνταν από ακόμη μικρότερα σωματίδια: κουάρκ. Η αρχική ιδέα του Gell-Mann ήταν ότι υπάρχουν τρεις τύποι κουάρκ, τα οποία ονόμασε up quark, down quark και odd quark.

που του αποδίδεται: Koch/Wikipedia/Δημόσιος Τομέας

Τα βαρύτερα σωματίδια που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή ήταν ομάδες τριών κουάρκ. Για παράδειγμα, ένα γνωστό πρωτόνιο αποτελείται από δύο up κουάρκ και ένα κουάρκ κάτω, ενώ ένα νετρόνιο αποτελείται από δύο κουάρκ επάνω και δύο κουάρκ κάτω. Το όνομα αυτών των βαρέων σωματιδίων είναι “βαρυόνια” από την ελληνική λέξη Πάρος (“βαρύς”).

READ  Νέοι τύποι θωρακισμένων δεινοσαύρων ανακαλύφθηκαν στην Κίνα

Τα σωματίδια μέσης μάζας ονομάζονται μεσόνια, από λάθος (“Κέντρο”). Τα μεσόνια αποτελούνται από ένα κουάρκ και ένα κουάρκ αντιύλης. Συνηθέστερα αποκαλούμενος μασόνος πίτας (“βιον”), ένα συγκεκριμένο πιόνι αποτελείται από ένα κουάρκ επάνω και ένα κουάρκ αντιύλης. Το ελαφρύτερο σωματίδιο που ονομάζεται “λεπτόνια” είναι παρμένο από τα ελληνικά Λίπτος (“φως”) είναι μια εντελώς διαφορετική κατηγορία σωματιδίων και δεν περιέχει κουάρκ. Το πιο γνωστό είναι το ηλεκτρόνιο.

Ενώ η θεωρία των κουάρκ εξηγούσε μεγάλο μέρος του γνωστού ζωολογικού κήπου των σωματιδίων, προέβλεψε επίσης την ύπαρξη σωματιδίων που δεν είχαν ακόμη παρατηρηθεί όταν προτάθηκε η θεωρία, για παράδειγμα,Omega BaryonΑποτελείται από τρία παράξενα κουάρκ.(Ωστόσο, η θεωρία επικυρώθηκε λίγους μήνες αργότερα, όταν ανακαλύφθηκε το βαρυόνιο ωμέγα.) Τα κουάρκ είναι μέρος του Τυποποιημένο μοντέλο φυσικής σωματιδίωνΕίναι παγκοσμίως αποδεκτό στην επιστημονική κοινότητα.

Ενώ ο Gill-Mann αρχικά πρότεινε ότι υπήρχαν μόνο τρία κουάρκ, οι επιστήμονες έχουν τώρα ανακαλύψει συνολικά έξι. Τα ονόματά τους είναι πάνω, κάτω, γοητεία, περίεργα, πάνω και κάτω. Τον τελευταίο μισό αιώνα, οι ερευνητές ανακάλυψαν τους περισσότερους από τους πιθανούς τρόπους με τους οποίους μπορούν να συνδυάσουν τρία ταυτόχρονα ή ως ζεύγος κουάρκ και αντιύλης.

Όχι μόνο τριάδες, αλλά τεταρτημόρια και πεντάδυμα

Ωστόσο, στο Generation Man πρωτότυπο χαρτίΔεν περιόρισε τους πιθανούς σχηματισμούς κουάρκ σε βαρυόνια τριών κουάρκ, μεσόνια δύο κουάρκ και αντικουάρκ. Υπέθεσε επίσης ένα «τεταρτοταγές κουάρκ» με τέσσερα συστατικά (δύο κουάρκ και δύο αντικουάρκ) και πέντε «πεντακουάρκ» (τέσσερα κουάρκ και ένα αντικουάρκ). Η αναζήτηση για αυτά τα σωματίδια ήταν ανεπιτυχής εδώ και χρόνια, αλλά πρόσφατα, υποψήφια σωματίδια έχουν ανακαλυφθεί περιστασιακά.

READ  Η κατανόηση των φυτών είναι το κλειδί για την εύρεση μιας θεραπείας για τον καρκίνο

Τα τελευταία χρόνια έκανα ένα πείραμα στο CERN Το εργαστήριο λέγεται LHCb, προσπαθώντας να βρει προηγουμένως άγνωστα σωματίδια. ότι αυτό Πρόσφατα ανακοινώθηκε Όχι από μια εντελώς νέα κατηγορία ύλης – εξάλλου, ήταν γνωστό ότι υπήρχαν μια χούφτα τετρακουάρκ και πεντακουάρκ – αλλά μάλλον από νέες παραλλαγές.

Εξυπνότερο, Γρηγορότερο: Ενημερωτικό δελτίο Big Think

Εγγραφείτε για να λαμβάνετε απροσδόκητες, εκπληκτικές και συγκινητικές ιστορίες που παραδίδονται στα εισερχόμενά σας κάθε Πέμπτη

Δύο από τα σωματίδια είναι κουάρκ. Ένα από αυτά αποτελείται από ένα κουάρκ γοητείας, ένα κουάρκ επάνω, ένα κουάρκ κάτω και ένα περίεργο αντικουάρκ. Το άλλο αποτελείται από κουάρκ γοητείας, κάτω κουάρκ, μέχρι κουάρκ και παράξενα αντικουάρκ. (Σημείωση: Τα αντικουάρκ υποδεικνύονται με μια γραμμή πάνω από το γράμμα.)

Πίστωση: Daniel Dominguez/CERN

Ένα άλλο νέο σωματίδιο είναι ένα πεντακουάρκ που αποτελείται από ένα κουάρκ γοητείας και ένα αντικουάρκ σε συνδυασμό με ένα κουάρκ πάνω και κάτω και ένα περίεργο κουάρκ. Είναι το πρώτο πεντάγωνο που έχει βρεθεί ότι περιέχει ένα περίεργο κουάρκ.

Πίστωση: Daniel Dominguez/CERN

Η σημασία της ξένης ύλης

Ποια είναι λοιπόν η σημασία της ανακάλυψης νέων παραδειγμάτων πολύ παράξενων μορφών ύλης; Μας επιτρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα τη φύση της ισχυρής πυρηνικής δύναμης κάτω από ακραίες συνθήκες. (Η ισχυρή πυρηνική δύναμη είναι υπεύθυνη, μεταξύ άλλων, για τη συγκράτηση των ατομικών πυρήνων.)

Έχει επίσης συνέπειες για την κατανόησή μας για την εξέλιξη του πολύ πρώιμου σύμπαντος. Λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν ήταν τόσο ζεστό που τα κουάρκ περιφέρονταν ελεύθερα και δεν συλλαμβάνονταν μέσα σε μεγαλύτερα σωματίδια. Περίπου ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν είχε κρυώσει αρκετά ώστε η ισχυρή πυρηνική δύναμη άρχισε να συσσωρεύει τα κουάρκ μέσα στα πρωτόνια και τα νετρόνια που αποτελούν το σύμπαν, αλλά κατά τη διάρκεια της μετάβασης, θα έπρεπε να είχε συσσωρεύσει και τετρακουάρκ και πενταγώνια . . Ενώ αυτά τα αρχέγονα σωματίδια έχουν εξαφανιστεί εδώ και πολύ καιρό, η πλήρης περιγραφή της προέλευσης του σύμπαντος απαιτεί την κατανόηση των τετρακουάρκ και των πεντακουάρκ.

READ  Η μελέτη λέει ότι ένας «υπερ-καυτός» εξωπλανήτης έχει μια πολυεπίπεδη ατμόσφαιρα όπως η Γη

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *