Lebih tiga tahun selepas menemui zarah subatom yang tidak pernah dilihat sebelum ini, ahli fizik kini tahu bagaimana zarah-zarah ini dipanggil pentaquarks.
Penyelidikan baru mendedahkan tiga jenis pentaquark yang baru dan menunjukkan bahawa mereka masing-masing terbuat dari dua komponen: satu kluster tiga kuark yang dipanggil baryon dan satu pasangan quark dan antiquark yang dipanggil meson.
"Kami mendapat gambar yang renyah, dan kami berkata, 'Oh tuhan saya, ada perkara di dalamnya yang sebenarnya kita tidak bayangkan,'" kata pemimpin kajian Tomasz Skwarnicki, ahli fizik di Universiti Syracuse di New York.
Struktur subatomik
Quark adalah zarah subatom yang terdapat dalam enam jenis (naik, turun, aneh, pesona, bawah dan atas). Mereka adalah blok bangunan proton dan neutron, yang terdiri daripada tiga quarks setiap satu. Partikel tiga-quark ini juga dikenali sebagai baryon. Satu lagi jenis zarah penting ialah meson; ini masing-masing terdiri daripada quark dan antiquark. Antiquark adalah sepupu antarkat aneh quark.
Pada tahun 1960-an, apabila ahli fizik pertama memikirkan tentang semua kuark ini, mereka menyedari bahawa tidak ada alasan untuk tidak mempunyai zarah yang terbuat dari empat atau lima kuark, Skwarnicki memberitahu Live Science. Tetapi tidak ada bukti percubaan zarah lima-quark, atau pentaquark - iaitu, sehingga 2015, ketika Skwarnicki dan rakannya menemukan objek di antara zarah-zarah yang dibuat oleh perlanggaran di Collider Hadron Besar di Geneva.
Pada masa itu, Skwarnicki berkata, data itu agak kurang jelas. Sejak itu, penyelidik telah meningkatkan jumlah data yang mereka ada pada pentaquark ini dengan faktor sembilan. Ini membawa kepada gambaran yang lebih tajam, kata Skwarnicki.
Bola kuark
Perkara pertama yang ditemui oleh penyelidik ialah terdapat tiga pentaquark yang berasingan daripada tiga orang yang unik di kalangan zarah LHC. Satu sebelum ini tidak dapat dikesan. Dua yang lain telah muncul sebagai satu spike dalam spektrum jisim zarah dalam kajian pada tahun 2015 tetapi kini jelas sebagai dua zarah berasingan dengan massa berasingan.
Paling penting, data baru mendedahkan struktur dalaman pentaquark ini. Sebelum ini, Skwarnicki berkata, ia tidak jelas bagaimana lima quark disusun di dalam pentaquark itu. Adakah mereka semua berinteraksi dengan satu sama lain? Atau ada dua clusters - satu tiga quark baryon dan meson (zarah yang dibuat quark dan antiquark) yang berinteraksi antara satu sama lain?
Data baru mendedahkan bahawa ia adalah kes yang kedua. Berdasarkan bagaimana quarks mereput - mereka tidak stabil dan wujud hanya sekejap sebelum mengubah konfigurasi mereka - mereka mesti dibuat berinteraksi dengan baryon dan mesons, kata Skwarnicki. Pentaquarks terdiri daripada quark pesona, quark anti-pesona, dua kuark quark dan satu quark. Mereka mempunyai massa yang berbeza kerana quark wujud dalam keadaan kuantum yang berlainan.
"Kepentingan pemerhatian baru adalah bahawa ia sekarang menunjukkan satu arah yang jelas," katanya. Setiap pentaquark dibuat daripada baryon dengan tiga quark di dalam dan meson dengan quark dan antiquark.
"Ia seperti dua bola quark berasingan yang melekat antara satu sama lain," kata Skwarnicki.
Skwarnicki menyampaikan hasilnya pada 26 Mac di persidangan fizik Rencontres de Moriond di La Thuile, Itali. Para penyelidik merancang untuk mengambil pengukuran lebih lanjut untuk mengesahkan penemuan mereka, kata Skwarnicki, dan mereka merancang untuk mencari lebih banyak pengaturan pentaquark.
"Saya yakin bahawa pada masa akan datang kita akan melihat lebih banyak zarah jenis pentaquark ini," katanya.
