Öt kvarkból álló egzotikus részecskét figyeltek meg az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) nagy hadronütköztetőjének (LHC) szakemberei.
„A pentakvark nem egyszerűen egy új részecske” – fogalmazott a CERN által kedden közzétett közleményben Guy Wilkinson, a nagy hadronütköztető LHCb kísérletének vezetője, hozzátéve, hogy az öt kvarkból álló részecskében olyan módon kapcsolódnak össze a kvarkok – az elemi részecskék -, amelyet eddig még soha nem sikerült megfigyelni a részecskefizikai kísérletek elmúlt több mint öt évtizedében.
Az anyag összetételéről szóló ismereteket 1964-ben forradalmasította Murray Gell-Mann. Az amerikai tudós feltételezte, hogy a barionok – amelyek csoportjába a protonok és a neutronok is tartoznak – három kvarkból állnak, míg egy másik csoport, a mezonok pedig kvark-antikvark párokból. Murray Gell-Mann 1969-ben Nobel-díjat kapott munkájáért. A kvarkmodell szerint egyéb állapotok is előfordulhatnak, ilyen a pentakvark, amely négy kvarkból és egy antikkvarkból áll. A pentakvarkok létezésére azonban mindeddig nem találtak perdöntő bizonyítékot – emlékeztetett a CERN.
Az LHCb kutatói a Lambda b nevű barion más részecskékre való lebomlását figyelték meg a detektorban. A vizsgálatból kiderült, hogy a folyamat során olykor köztes állapotok is fennálltak, ezeket a szakemberek Pc(4450)+ és Pc(4380)+ állapotoknak neveztek el. „Minden lehetőséget megvizsgáltunk ezekre a jelekre vonatkozóan, és végül arra jutottunk, hogy kizárólag pentakvark-állapotokként magyarázhatók” – mondta Tomasz Skwarnicki, az LHCb fizikusa. A Syracuse-i Egyetem kutatója szerint a megfigyelt pentakvark két u-, egy-d-, egy c-kvarkból és egy anti c-kvarkból állt.
Az áprilisban újraindított nagy hadronütköztető az elmúlt két évben átfogó modernizáláson esett át, amely során jelentősen megnövelték a teljesítményét. A tudósok ettől többek közt azt remélik, hogy az ütközések nyomán bizonyítékot találnak a sötét anyag létezésére és információkat szereznek annak összetételéről.
A következő feladat annak megfigyelése lesz, hogy a kvarkok miként kapcsolódnak egymáshoz a pentakvarkon belül. „Lehet, hogy szorosan, de lehet, hogy lazán, egyfajta mezon-barion molekulát alkotva” – mondta Li Ming-csang, az LHCb kutatója.
