Два научни екипа доказаха, че невъзможните тетракварки могат да съществуват

Екзотичен вид частица, толкова мистериозна, че някои учени се съмняват в съществуването й, най-накрая бе идентифицирана от физиците – и не само веднъж, а цели два пъти.

Две нови теоретични прогнози за неуловима форма на материя, наречена тетракварки, предлагат най-твърдите доказателства досега, че тези странни частици наистина съществуват, което поставя началото на обширна нова епоха за разбирането на субатомните частици.

"Смятаме, че това не е напълно академично," казва един от учените, участвали в изследването, теоретичният физик Крис Куиг от лабораторията Ферми. "Откритието може да се случи."

Ако познанията ви по физика и химия са поръждясали от гимназията досега, ще ви припомним, че атомът е изграден от още по-малки частици – протони и неутрони. Те от своя страна са изградени от сложни частици, наречени адрони, които пък от своя страна са изградени от елементарни частици, наречени кварки.

Идеята за кварките е предложена за първи път през 60-те години и оттогава насам физиците изследват как тези мистериозни частици – не познаваме по-малки от тях – се подреждат, за да помогнат за изграждането на градивните елементи на материята, които можем да докоснем и почувстваме.

Сега вече два отделни научни екипа, независимо един от друг, смятат, че вече разполагат с твърди теоретични доказателства за съществуването на нова подредба кварки, наречени тетракварки – стабилна конфигурация, изградена от 4 кварка.

Не за първи път учените твърдят, че са открили доказателства за съществуването на тетракварки – през последните почти 20 години бяха представени няколко кандидати, въпреки че т. нар. открития са по-скоро теоретични, и материалните доказателства засега убягват на учените.

Миналата година екип от лабораторията Ферми обяви, че е открил частица, съответстваща на тетракварк, а учените от Големия адронен колайдер (известен като LACb experiment) направиха пробив, откривайки частици, които могат да са цяло едно ново семейство от тетракварки. Лятото физиците съобщиха и за откриването на т. нар. ангелска частица.

Но отново потвърждението не е леснопостижимо, защото тази експериментална област си остава до голяма степен екзотична.

"В случая на тетракварките хората винаги могат да дадат и алтернативни обяснения," казва Куиг.

Самите кварки биват 6 вида, наречени „аромати”: долен, горен, странен, чаровен, върховен, дънен, които се определят спрямо свойства като електричен заряд, маса и спин.

Извън тетракварките (и подобните хипотетични пентакварки), конвенционалната теория предполага, че два или 3 кварка могат да се обединят и да създадат сложна частица – по двойки кварки-антикварки или по три кварка, но не и повече.

Но в ново изследване Куиг и колегата му от Ферми Естиа Айхтен – паралелно с отделен екип от физици от университетите в Тел Авив и Чикаго – са доказали, че формирането на стабилна частица от 4 кварка все пак е възможно.

Чрез различни теоретични обяснения двата екипа са прогнозирали, че тетракварките могат да се създадат от два дънни кварка заедно с анти-горен кварк и анти-долен кварк, като антикварките са като "злите" близнаци на обикновените кварки – само че с противоположен електричен заряд.

Въпреки че методите на двата екипа се различават, Марек Карлайнер от университета в Тел Авив посочва, че заключенията на двете групи са идентични на качествено ниво.

Някои от учените в обществото на физиците интерпретират това съответствие като позитивен знак, тъй като може би означава, че най-накрая сме идентифицирали истински тетракварк – невероятно постижение, тъй като този въпрос измъчва теоретиците от години и повечето смятаха, че съществуването на подобна конфигурация е невъзможно.

Но резултатите не са окончателни и засега няма да влязат в учебниците по физика. Към момента физиците разполагат с най-твърдото теоретично доказателство за съществуването на тетракварки, но все още им остава да го докажат чрез експериментално наблюдение – или чрез Ускорителя на заредени частици в ЦЕРН или с друг адронен колайдер.

Не е ясно кога ще се случи това, но Куиг е сигурен в резултата.

"Нещата, за които говорим, са толкова странни, че просто не могат да бъдат нещо друго," казва той.

по статията работи: Величка Мартинова

източник: sciencealert.com