Balázs Richárd
Az anyag egy új formájára bukkantak az LHC-ben
Egy régóta keresett szökevényt csíptek el a világ legnagyobb részecskegyorsítójában. A Nagy Hadronütköztető kísérletei megerősítették a Z(4430) elnevezésű részecske létezését, ami egyben az eddigi legszilárdabb bizonyíték az anyag egy új formájára, a tetrakvarkra.
A kvarkok az anyag alapvető építőelemeiként szolgáló szubatomi részecskék. Eddigi ismereteink szerint kettes, vagy hármas csoportokban léteznek, előbbi esetben rövid életű mezonokat alkotva, utóbbi esetben az atommagot felépítő protonokká és neutronokká alakulva. A kutatók évtizedek óta feltételezik, hogy a kvarkok négyes csoportokban is kapcsolódhatnak egymáshoz, tetrakvarkokat alkotva, azonban eddig nem sikerült elvégezni az elmélet teszteléséhez szükséges bonyolult kvantumszámításokat. "Számítógépeink még nem elég nagy teljesítményűek az elmélet megoldásához" - mondta Thomas Cohen, az amerikai Maryland Egyetem kutatója.
Ez azt jelenti, hogy senki sem tudja, megengedik-e a fizika törvényei az anyag összecsomósodását az elméleti tetrakvarkok kialakulásához. Az LHC legfrissebb eredményei szerint azonban minden eddiginél közelebb kerültünk ennek kiderítéséhez. "A fő kérdés a Z(4430)-al kapcsolatban, hogy létezik-e, vagy sem?" - mondta Tomasz Skwarnicki, a New York-i Syracuse Egyetem munkatársa, a tanulmányt kidolgozó csapat egyik tagja. "Eredményeink szerint a Z(4430) valós"
Az újonnan elcsípett Z(4430) egyike a feltételezett tetrakvarkoknak. Létezéséről már 2008-ban beszámoltak a japán KEKB gyorsító Belle detektorának tudósai, a felfedezés azonban megkérdőjeleződött, miután a kaliforniai SLAC gyorsító BaBar detektorának nem sikerült megismételnie a kísérlet eredményeit. Most azonban az LHCb kísérlet tízszer annyi adatot elemzett, mint a Belle, vagy a BaBar és nem kevesebb, mint 4000 részecskét találtak. "Ez egy rendkívül jó eredmény" - nyilatkozott Michael Roney, a BaBar szóvivője. Úgy tűnik, az a módszer, amivel a BaBar kutatta a részecskét, lecsökkentette az észlelés esélyeit. "Nem volt elegendő adatunk a teljes érzékenység eléréséhez" - tette hozzá.
Most, hogy a Z(4430) létezését megerősítették, a következő kihívás annak bizonyítása lesz, hogy tényleg tetrakvarkokról van szó. A fizikusok nagy reményekkel vágnak bele a bizonyításba, a mezonok ugyanis nem rendelkeznek megfelelő tömeggel a Z(4430) kialakításához, ezért jóval nagyobb az esély, hogy egy tetrakvarkról van szó. Egy zavaró tényezővel azonban mindenképpen számolni kell, a Z(4430) legalább tízszer olyan gyorsan bomlik, mint a korábbi esélyesek, ami nem illik bele a tetrakvark modellek által jelzett viselkedésbe, magyarázta Marek Karliner, az izraeli Tel Aviv Egyetem elméleti fizikusa, aki nem vett részt az LHCb tanulmányában.
További adatokra lesz szükség a részecske bomlásáról, hogy kiderüljön, valóban tetrakvarkról van szó, vagy valami mást találtak. Ez egyben segít a kutatóknak kapaszkodókat találni az anyag viselkedésének vizsgálatához a legalapvetőbb szinteken. Ugyancsak kérdés, hogy képesek-e a kvarkok ennél is nagyobb csoportokat alkotni? Az ötkvarkos csoportosulásokra utaló jelek az utóbbi időben eltűntek, azonban nem zárták ki teljes egészében.
A kvarkok az anyag alapvető építőelemeiként szolgáló szubatomi részecskék. Eddigi ismereteink szerint kettes, vagy hármas csoportokban léteznek, előbbi esetben rövid életű mezonokat alkotva, utóbbi esetben az atommagot felépítő protonokká és neutronokká alakulva. A kutatók évtizedek óta feltételezik, hogy a kvarkok négyes csoportokban is kapcsolódhatnak egymáshoz, tetrakvarkokat alkotva, azonban eddig nem sikerült elvégezni az elmélet teszteléséhez szükséges bonyolult kvantumszámításokat. "Számítógépeink még nem elég nagy teljesítményűek az elmélet megoldásához" - mondta Thomas Cohen, az amerikai Maryland Egyetem kutatója.
Ez azt jelenti, hogy senki sem tudja, megengedik-e a fizika törvényei az anyag összecsomósodását az elméleti tetrakvarkok kialakulásához. Az LHC legfrissebb eredményei szerint azonban minden eddiginél közelebb kerültünk ennek kiderítéséhez. "A fő kérdés a Z(4430)-al kapcsolatban, hogy létezik-e, vagy sem?" - mondta Tomasz Skwarnicki, a New York-i Syracuse Egyetem munkatársa, a tanulmányt kidolgozó csapat egyik tagja. "Eredményeink szerint a Z(4430) valós"
Az újonnan elcsípett Z(4430) egyike a feltételezett tetrakvarkoknak. Létezéséről már 2008-ban beszámoltak a japán KEKB gyorsító Belle detektorának tudósai, a felfedezés azonban megkérdőjeleződött, miután a kaliforniai SLAC gyorsító BaBar detektorának nem sikerült megismételnie a kísérlet eredményeit. Most azonban az LHCb kísérlet tízszer annyi adatot elemzett, mint a Belle, vagy a BaBar és nem kevesebb, mint 4000 részecskét találtak. "Ez egy rendkívül jó eredmény" - nyilatkozott Michael Roney, a BaBar szóvivője. Úgy tűnik, az a módszer, amivel a BaBar kutatta a részecskét, lecsökkentette az észlelés esélyeit. "Nem volt elegendő adatunk a teljes érzékenység eléréséhez" - tette hozzá.
Most, hogy a Z(4430) létezését megerősítették, a következő kihívás annak bizonyítása lesz, hogy tényleg tetrakvarkokról van szó. A fizikusok nagy reményekkel vágnak bele a bizonyításba, a mezonok ugyanis nem rendelkeznek megfelelő tömeggel a Z(4430) kialakításához, ezért jóval nagyobb az esély, hogy egy tetrakvarkról van szó. Egy zavaró tényezővel azonban mindenképpen számolni kell, a Z(4430) legalább tízszer olyan gyorsan bomlik, mint a korábbi esélyesek, ami nem illik bele a tetrakvark modellek által jelzett viselkedésbe, magyarázta Marek Karliner, az izraeli Tel Aviv Egyetem elméleti fizikusa, aki nem vett részt az LHCb tanulmányában.
További adatokra lesz szükség a részecske bomlásáról, hogy kiderüljön, valóban tetrakvarkról van szó, vagy valami mást találtak. Ez egyben segít a kutatóknak kapaszkodókat találni az anyag viselkedésének vizsgálatához a legalapvetőbb szinteken. Ugyancsak kérdés, hogy képesek-e a kvarkok ennél is nagyobb csoportokat alkotni? Az ötkvarkos csoportosulásokra utaló jelek az utóbbi időben eltűntek, azonban nem zárták ki teljes egészében.