بعد أكثر من ثلاث سنوات من اكتشاف جسيم دون ذري لم يسبق له مثيل ، يعرف الفيزيائيون الآن كيف يتم تجميع هذه الجسيمات - تسمى خماسيات -.
يكشف بحث جديد عن ثلاثة أنواع جديدة تمامًا من الخماسي الخماسي ويظهر أن كل منها مكون من مكونين: واحد من ثلاثة كوارك يسمى الباريون وواحد من الكوارك والعلامة القديمة يسمى ميزون.
قال قائد الدراسة توماس سكوارنيكي ، الفيزيائي بجامعة سيراكيوز بولاية نيويورك: "لقد حصلنا على صورة أكثر وضوحًا ، وقلنا ،" يا إلهي ، هناك أشياء لم نتخيلها بالفعل ".
البنية دون الذرية
الكواركات هي جسيمات دون ذرية تأتي في ستة أنواع (أعلى وأسفل وغريبة وسحر وأسفل وأعلى). إنها اللبنات الأساسية للبروتونات والنيوترونات ، والمصنوعة من ثلاثة كواركات للقطعة الواحدة. تُعرف هذه الجسيمات ثلاثية الكواركات أيضًا باسم الباريونات. نوع الجسيمات المهم الآخر هو الميزون. تتكون كل منها من كوارك و antiquark. Antiquarks هي أبناء العمومة الغريبة من الكواركات.
قال سكوارنيكي لـ Live Science في الستينيات من القرن الماضي ، عندما كان الفيزيائيون يفكرون أولاً في كل هذه الكواركات ، أدركوا أنه لا يوجد سبب لعدم وجود جسيمات من أربعة أو خمسة كواركات. ولكن لم يكن هناك دليل تجريبي على جسيمات من خمسة كواركات ، أو خماسي - أي حتى عام 2015 ، عندما اكتشف سكوارنيكي وزملاؤه الأشياء بين الجسيمات التي خلقتها الاصطدامات في مصادم هادرون الكبير في جنيف.
قال سكوارنيكي في ذلك الوقت ، كانت البيانات ضبابية بعض الشيء. ومنذ ذلك الحين ، قام الباحثون بزيادة كمية البيانات التي لديهم عن هذه المركبات الخماسية بمعامل تسعة. وقال سكوارنيكي أن ذلك أدى إلى صورة أكثر وضوحا.
كرات الكواركات
أول شيء اكتشفه الباحثون هو أن هناك ثلاثة خماسي منفصل من ثلاث كتل فريدة بين جسيمات LHC. واحد لم يتم اكتشافه سابقًا. ظهر الاثنان الآخران على أنه ارتفاع واحد في طيف كتلة الجسيمات في دراسة عام 2015 ولكنهما الآن ظاهرا كجسيمين منفصلين مع كتل منفصلة.
والأهم من ذلك ، تكشف البيانات الجديدة عن الهياكل الداخلية لهذه الملاعب الخماسية. قال سكوارنيكي في السابق ، لم يكن من الواضح كيف تم ترتيب الكواركات الخمسة داخل الخماسي. هل تفاعلوا جميعًا مع بعضهم البعض؟ أو هل كان هناك بدلاً من ذلك مجموعتان - أحدهما باريون ثلاثي الكواركات وميزون (الجسيم المصنوع من كوارك وعلامة قديمة) يتفاعلان مع بعضهما البعض؟
تكشف البيانات الجديدة أنها الحالة الأخيرة. وقال سكوارنيكي إنه بناء على كيفية انحلال الكواركات - فهي غير مستقرة وتوجد لفترة وجيزة فقط قبل تغيير تكويناتها - يجب أن تكون مصنوعة من تفاعل الباريونات والميزونات. تتكون الخماسيات من كوارك ساحر ، كوارك مضاد للسحر ، كواركين علويين وكوارك سفلي واحد. لديهم كتل مختلفة لأن الكواركات موجودة في حالات كمية مختلفة.
وقال "إن أهمية الملاحظات الجديدة هي أنها تشير الآن إلى اتجاه واحد واضح". يتكون كل خماسي من باريون مع ثلاثة كواركات بداخله وميزون مع كوارك و antiquark.
وقال سكوارنيكي "إنها مثل كرتين منفصلتين من الكواركات تلتصقان ببعضهما البعض".
قدم سكوارنيكي النتائج يوم 26 مارس في مؤتمر الفيزياء Rencontres de Moriond في La Thuile ، إيطاليا. وقال سكوارنيكي إن الباحثين يخططون لإجراء مزيد من القياسات لتأكيد النتائج التي توصلوا إليها ، ويخططون للبحث عن المزيد من ترتيبات الخماسي.
وقال "أنا واثق بالفعل أننا في المستقبل سنرى المزيد من هذه الجسيمات من نوع الخماسي".
