Fyzikové objevili novou částici, která se skládá z pěti kvarků

Tato částice je neobvyklým typem hadronu, který se skládá z pěti kvarků. Kvarky jsou elementární částice, ze kterých se obecně skládají hadrony (tedy například protony a neutrony, částice obsažené v jádrech všech atomů látky). Kvarky mají spin ½ , což znamená, že se jedná zároveň o tzv. fermiony, základní stavební částice látky.

Podle současného stavu poznání nemají kvarky vnitřní strukturu a jsou spolu s leptony a s kvanty silového působení (kalibračními bosony) „nejmenšími“ známými částicemi, ze kterých se skládá hmota. Baryony (například proton) se skládají ze tří kvarků, mezony (například pion) se skládají z jednoho kvarku a z jednoho antikvarku. Nedávno byla pomocí Velkého hadronového urychlovače objevena částice, která se skládá ze čtyř kvarků (dvou kvarků a dvou antikvarků) - tetrakvark. Doposud však nebyla pozorována částice, která by se skládala ze čtyř kvarků a jednoho antikvarku - tedy tzv. pentakvark, přestože byla teoreticky předpovězena už v 60. letech 20. století. Ve svých kvarkových modelech látky je poprvé popsali fyzikové Murray Gell-Mann a George Zweig.

Velký hadronový urychlovač CERNu u Ženevy|foto: CERN, Anna Pantelia

Nový objev přišel po dvouleté přestávce v činnosti LHC, kdy byl urychlovač opraven a zdokonalen – mimo jiné byla prakticky zdvojnásobena energie, na kterou jsou v něm částice urychlovány. Pentakvark byl konkrétně objeven během měření na aparatuře experimentu LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment), jehož cílem je pochopit rozdíly mezi hmotou a antihmotou a také analyzovat chování kvarků. Konkrétně zde vědci sledovali rozpad částice Lambda b na tři jiné částice (J-psi, proton a elektricky nabitý kaon). V dané reakci ovšem v dané reakci jako meziprodukty objevily tajemné částice, označené jako Pc(4380)+ a Pc(4450)+, se spinem 3/2, resp. 5/2, které se staly velmi vážnými kandidáty na stavy pentakvarků. Zatím není jasné, jestli je vázáno všech 5 kvarků symetricky pohromadě nebo jde o volnější vazbu mezi baryonem (3 kvarky) a mezonem (dvojice kvark-antikvark).

Rozdíl ve složení neutronové a kvarkové hvězdy|foto: Chandra/NASA/ESA

Objev nové konfigurace kvarků v jedné částici umožní vědcům lépe pochopit, na jakých základech je hmota kolem nás vybudována a jak mohou být kvarky navzájem vázány. Může napovědět více o vývoji hvězd a vesmíru obecně. Objevitelský tým z CERNu zveřejnil výsledky svých pozorování v časopise Physical Review Letters.

Zdroje: Phys.Org, CERN, arXiv, Nature, Futurism, ABC, BBC, Science News, Universe Today, Symmetry Magazine