Surpriză pentru fizicieni: o particulă nouă şi bizară indică existenţa unei noi forme de materie

Particula Zc(3900) este o descoperire cu totul neaşteptată. Este diferită de tot ceea ce se cunoştea până acum, prin faptul că este alcătuită din 4 quarci. 

De obicei, particulele conţin  2 sau 3 quarci. Protonii şi neutronii conţin câte 3, în vreme ce particule mai puţin cunoscute, precum pionii şi kaonii, conţin câte 2 quarci.

Zc(3900) conţine 4, fiind, astfel, un tetraquarc (un mezon cu 4 quarci), despre care, până acum, se credea că ar fi doar o formă ipotetică a materiei.

Descoperirea a fost făcută independent în două acceleratore de particule: experimentul Belle, din Japonia, şi experimentul BESIII, din China. Niciunul dintre laboratoare nu căuta această particulă şi nici nu prezisese existenţa ei; totuşi, rezultatele unor măsurptori efectuate cu prilejul unor alte experimente au sugerat că e vorba despre o misterioasă particulă nouă, un tertraquarc.

Cele două laboratoare studiau o altă particulă exotică, numită Y(4260), descoperită în 2005, despre care se crede că ar conţine doi quarci, dar şi un gluon „în plus”. Gluonii sunt particule subatomice asociate cu forţa nucleară puternică (una dintre cele patru tipuri fundamentale de forţe care acţionează în natură), care ţine laolaltă componentele nucleului atomic. Astfel, orice hadron (cum sunt protonii şi neutronii) ar trebui să conţină gluoni, care leagă între ei quarcii componenţi. Dar  Y(4260) are un gluon în plus faţă de câţi ar trebui să aibă, conform calculelor.

În timpul coliziunilor de particule realizate în acceleratoarele Belle şi BESIII, pentru formarea particulei Y(4260), fizicienii au observat o creştere bruscă, neaşteptată, a semnalului ce corespundea resturilor de particule rezultate din coliziune, la un nivel de energie de 3.9 gigaelectronvolţi (GeV). Această energie echivalează cu de cca. 4 ori masa unui proton şi sugerează existenţa unei particule noi şi ciudate, care conţine 4 quarci.

Deşi fizicienii de la ambele laboratoare sunt conştienţi de faptul că intensificarea semnalului la 3.9 GeV s-ar putea datora şi vreunui alt efect cuantic (de exemplu, ar putea fi vorba despre două particule, cu câte 2 quarci, care s-ar lega între ele într-un mod necunoscut până acum), fenomenul a fost detectat de 460 de ori, ceea ce sugerează, totuşi, că e vorba, mai probabil, de descoperirea unei noi forme a materiei.

Rezultatele au fost publicate în două articole apărute în jurnalul ştiinţific Physical Review Letters.

Cu siguranţă, şi alte acceleratoare de particule din lume vor încerca să reproducă experimentele, în încercarea de a obţine din nou particula Zc(3900) şi de a putea caracteriza acestă nouă formă de materie.

Această nouă descoperire, survenită curând după descoperirea mult-mediatizatului boson Higgs, arată cât de multe necunoscute are încă fizica cuantică, în ciuda remarcabilelor progrese  făcute până acum.

Sursa: Discovery News