[h=2]ذرهای جدید با ساختاری شامل چهار کوارک
تاکنون هادرونها (باریونها با ساختاری شامل سه کوارک و مزونها با ساختاری شامل دو کوارک) ساختارهای کوارکی شناخته شده موجود در طبیعت هستند. با این حال دو آزمایش انجام شده وجود ذرهای جدید با ساختاری شامل چهار کوارک را پیشبینی میکند.
به نظر میرسد فیزیکدانان ذرات بنیادی دانش خوبی نسبت به ساختارهای ذرات موجود در جهان داشته باشند، اما کاستیهای قابل توجهی نیز وجود دارد. کوارکها مثال خوبی برای این مورد هستند. میدانیم که همه مواد هستهای از کوارکها ساخته شدهاند و دانش خوبی از چگونگی برهمکنش دو کوارک در فاصله نزدیکی نسبت به هم داریم. از سوی دیگر نظریه کوارکی (نظریه مورد قبول فیزیکدانان ذرات) نمیتواند به ما بگوید که آیا ترکیبات کوارکی به ذرهای مقید منجر میشود و یا هستهای پایدار. همه چیزی که ما میتوانیم درباره آن بحث کنیم آزمایش است و آزمایش نشان داده است که ذراتی با ساختاری شامل چهار کوارک نمیتواند وجود داشته باشد. اما با امکان کشف ذره جدیدی با ساختاری شامل حداقل چهار کوارک این مسئله ممکن است تغییر کند. دو گروه مختلف در مجله Physical Review Letter مدرکی دال بر وجود این نوع ماده عجیب تحت عنوان
ارائه میکنند.
گواه وجود ذره
توسط دو گروه مستقل نشان داده میشود: BESIII در برخورد دهنده باریکههای الکترون-پوزیترون [1] Beijing (چین) و Belle در مؤسسه تحقیقاتی شتابدهنده انرژی بالا در Tsukuba [2] (ژاپن). هر دو آزمایشگاه باریکههای الکترون و پوزیترون را به سرعتی در حدود سرعت نور میرسانند، باریکههای الکترون و پوزیترون به یکدیگر کوبیده میشوند و بقایای این برخوردها به دقت آنالیز میشوند. روی هم رفته این دو گروه ۴۶۶ برخورد را بررسی کردهاند به طوری که به نظر میرسد یک ذرهی
در بقایایشان وجود داشته باشد.
آشکارسازهای گذشته فیزیک ذرات تصویر جامع و کاملی از ساختار درون اتم به ما نشان دادهاند. میدانیم اتم شامل الکترونهای موجود در اربیتالهای مشخص و یک هسته در مرکز اتم است. هسته از پروتون و نوترون ساخته شده است، همچنین پروتونها و نوترونها از کوارکها تشکیل شدهاند. در کل ۶ نوع کوارک داریم که میتوانند در ترکیب با یکدیگر شمار زیادی ذرات تحت عنوان هادرونها را بسازند؛ پروتون و نوترون هر دو هادرون (باریون) هستند. نظریهای که برهمکنش کوارکها را توصیف میکند کرومودینامیک کوانتومی (QCD) نامیده میشود. این نظریه بخشی از نظریه جامع فیزیک ذرات بنیادی تحت عنوان مدل استاندارد ذرات بنیادی است. در انرژیهای بالا فهم نظریه QCD نسبتا ساده است و پیشبینیهای آن بارها و بارها تایید شده است. اما در انرژیهای پایینتر، QCD پیشبینیهای قابل قبولی ارائه نمیکند. بنابراین ما با صراحت نمیتوانیم بگوییم که کدام یک از آرایشهای کوارکی میتوانند شکل بگیرند و کدام یک نمیتوانند. تضادی از این دست موجب میشود تا به دنبال تمامی ترکیبات هادرونی ممکن در آزمایشهایی مثل BESIII و Belle باشیم.
به نظر میرسد فیزیکدانان ذرات بنیادی دانش خوبی نسبت به ساختارهای ذرات موجود در جهان داشته باشند، اما کاستیهای قابل توجهی نیز وجود دارد. کوارکها مثال خوبی برای این مورد هستند. میدانیم که همه مواد هستهای از کوارکها ساخته شدهاند و دانش خوبی از چگونگی برهمکنش دو کوارک در فاصله نزدیکی نسبت به هم داریم. از سوی دیگر نظریه کوارکی (نظریه مورد قبول فیزیکدانان ذرات) نمیتواند به ما بگوید که آیا ترکیبات کوارکی به ذرهای مقید منجر میشود و یا هستهای پایدار. همه چیزی که ما میتوانیم درباره آن بحث کنیم آزمایش است و آزمایش نشان داده است که ذراتی با ساختاری شامل چهار کوارک نمیتواند وجود داشته باشد. اما با امکان کشف ذره جدیدی با ساختاری شامل حداقل چهار کوارک این مسئله ممکن است تغییر کند. دو گروه مختلف در مجله Physical Review Letter مدرکی دال بر وجود این نوع ماده عجیب تحت عنوان
گواه وجود ذره
آشکارسازهای گذشته فیزیک ذرات تصویر جامع و کاملی از ساختار درون اتم به ما نشان دادهاند. میدانیم اتم شامل الکترونهای موجود در اربیتالهای مشخص و یک هسته در مرکز اتم است. هسته از پروتون و نوترون ساخته شده است، همچنین پروتونها و نوترونها از کوارکها تشکیل شدهاند. در کل ۶ نوع کوارک داریم که میتوانند در ترکیب با یکدیگر شمار زیادی ذرات تحت عنوان هادرونها را بسازند؛ پروتون و نوترون هر دو هادرون (باریون) هستند. نظریهای که برهمکنش کوارکها را توصیف میکند کرومودینامیک کوانتومی (QCD) نامیده میشود. این نظریه بخشی از نظریه جامع فیزیک ذرات بنیادی تحت عنوان مدل استاندارد ذرات بنیادی است. در انرژیهای بالا فهم نظریه QCD نسبتا ساده است و پیشبینیهای آن بارها و بارها تایید شده است. اما در انرژیهای پایینتر، QCD پیشبینیهای قابل قبولی ارائه نمیکند. بنابراین ما با صراحت نمیتوانیم بگوییم که کدام یک از آرایشهای کوارکی میتوانند شکل بگیرند و کدام یک نمیتوانند. تضادی از این دست موجب میشود تا به دنبال تمامی ترکیبات هادرونی ممکن در آزمایشهایی مثل BESIII و Belle باشیم.