Według tego modelu kwarki i antykwarki, ich odpowiedniki w świecie antymaterii, są składnikami wielu różnych cząstek subatomowych, takich jak mezony, bariony, tetrakwarki czy pentakwarki.
Od ponad dziesięciu lat naukowcy z całego świata starają się zaobserwować tetrakwarki i pentakwarki za pomocą eksperymentu LHCb (Large Hadron Collider beauty), w którym wykorzystywane są dane zebrane w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN. Praca ta czasami przynosi bardzo interesujące wyniki.
W najnowszym artykule naukowym opublikowanym na łamach periodyku Physical Review Letters zespół fizyków opisał pierwszą w historii obserwację podwójnie naładowanego tetrakwarku i jego neutralnego partnera. Wykorzystano do tego dane zebrane przez LHC w latach 2011-2018.
Jak wskazują badacze, pierwszy pentakwark został odkryty w LHCb w 2015 roku. To był bardzo dobry początek badań mających na celu ustalenie, jakie tetrakwarki i pentakwarki istnieją, a jakie nie oraz jakie mają właściwości i na jakie cząstki mogą się rozpadać.
Jak na razie istnieją jedynie modele opisujące powstawanie tetra i pentakwarków z innych cząstek elementarnych. Dopiero jednak ich obserwacje w ramach LHCb pozwolą sprawdzić, który z tych modeli odpowiada rzeczywistości.
Co udało się dostrzec w danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów?
Do wykrycia tetrakwarku niezbędne było przeprowadzenie wyrafinowanej i bardzo skomplikowanej analizy danych. Para tych egzotycznych cząstek została zaobserwowana za pomocą tzw. analizy amplitudy. Metoda ta bazuje na analizie kwantowego zachowania cząstek i ich wzajemnego zakłócania się. W trakcie prac fizycy skupiali się na symetrii, która ma kluczowe znaczenie w całej fizyce cząstek elementarnych. To właśnie symetrie pozwalają ustalić podobieństwa i relacje między cząstkami.
Do chwili obecnej w ramach współpracy LHCb udało się odkryć kilka zupełnie nowych cząstek i zjawisk fizycznych, które zostały szczegółowo opisane w ponad 600 recenzowanych artykułach naukowych. Większość z nich potwierdziła prawidłowość Modelu Standardowego. W LHC odkryto jak dotąd ponad 70 nowych cząstek hadronowych, z czego za większość odpowiada eksperyment LHCb. Im więcej takich cząstek się odkrywa, tym więcej naukowcy są w stanie dowiedzieć się o ich właściwościach, a tym samym wiemy coraz więcej o oddziaływaniach silnych, jednej z czterech podstawowych sił natury, która z kolei wiąże kwarki ze sobą w hadrony.
Im więcej zatem wiemy o tym, tym lepiej jesteśmy w stanie szukać procesów wykraczających poza Model Standardowy. Ten proces nadal trwa i zapewne jeszcze wiele przed nami. Wszak Wielki Zderzacz Hadronów przeszedł właśnie modernizację i rozpoczął trzecią serię eksperymentów. Dane z nich, a będzie ich nawet pięć razy więcej rocznie niż wcześniej, wkrótce trafią także do naukowców z LHCb. Można się spodziewać, że także w tych danych fizykom uda się dostrzec coś nowego.