TOKIO, BRATISLAVA. Záhada sa objavila už v roku 2006. Americký tím fyzikov vtedy narazil na akúsi zvláštnu časticu, ktorá dostala podobne čudný názov: Y(4260). Príliš nezapadala do známych modelov a dodnes je okolo nej množstvo tajomstiev. No už tento objav naznačil, že v časticovom zverinci sa môžu ukrývať ďalšie veľké prekvapenia.
To sa teraz potvrdilo. Dva detektory nezávisle od seba narazili na drobný kúsok mikrosveta, ktorý pôvodne jestvoval len krátko po vzniku vesmíru. A mohlo by ísť nielen o prvý známy tetrakvark, čosi, čo dosiaľ nikdy nikto nepozoroval. Ale dokonca o otvorenie dvier k ďalším druhom hmoty či k lepšiemu pochopeniu kozmu.
Prvý tetrakvark
Fakty
Kvarky
Sú to elementárne častice.
Skladajú sa z nich nielen protón či neutrón - baryóny, ale aj mezóny. Tie prvé majú po tri kvarky, druhé pár kvark-antikvark.
Ich existenciu predpovedali v roku 1964, overili o štyri roky neskôr.
Svet okolo nás vrátane stromov, počítačov, električiek či ľudí je poskladaný z drobných častíc. Látky sú vytvorené z molekúl, tie z pospájaných atómov, kde okrem poletujúcich elektrónov sú i jadrá z protónov a neutrónov.
Ak pôjdeme hlbšie, narazíme na kvarky, šesť rôznych druhov elementárnych častíc, ktoré sa navzájom i so svojimi antičasticami rôzne spájajú. A to, ako sa spájajú, určuje výsledok.
Japonský a čínsky tím sa preto rozhodli znovu preskúmať tieto maličké základné kamene vesmíru. A ako prostriedok im prišla vhod práve čudná anomália prezývaná Y(4260).
Vedci tak skúmali zrážky elektrónov s pozitrónmi, až na tieto častice narazili a potom sledovali ich rozpady. Napokon si všimli úplne novú záhadu - objavili totiž ďalšiu časticu.
Keďže jej hmotnosť sa pohybovala okolo 3,9 GeV (asi ako štyri protóny), nazvali ju podobne exoticky ako jej matku: Z(3900). Možno tak fyzici objavili vôbec prvý tetrakvark, časticu poskladanú nie z dvoch (v princípe ako mezóny) alebo troch (ako napríklad protón) menších kúskov. Ale zo štyroch.
„Tá častica sa objavila ako úplné prekvapenie,“ hovorí podľa magazínu Nature Č'-čching Liou z pekinského Inštitútu pre fyziku vysokých energií. Je prvým autorom jednej zo štúdií, ktoré objav častice opísali v odbornom magazíne Physical Review Letters.
Ďalšie podobné
Na čudnú anomáliu vo svojich dátach narazili fyzici najskôr na japonskom detektore Belle v Cukube. Neskôr ešte väčší počet potvrdil čínsky detektor BESIII - a tých častíc bolo toľko, že nielenže to bol jasný objav, ale prakticky aj vylúčil chybu. Nová častica sa v dátach objavila viac ako štyristokrát.
„Vybrali sa preskúmať vlastnosti iného exota a našli tohto,“ komentuje to pre Wired časticový fyzik Eric Swanson. „Predtým sme nič podobné nevideli, preto je to také vzrušujúce.“
Súčasné teórie častice poskladané zo štyroch kvarkov nevylučujú. Keďže však na ne dosiaľ nik nenarazil, odborníci si mysleli, že možno ani nejestvujú.
Fyzici sú však teraz rozdelení v názore, čo to vlastne Z(3900) je. Či to je naozajstný pravý tetrakvark, prvý známy v dejinách, alebo iba čudné o dosiaľ nepozorované spojenie dvoch bežnejších častíc.
Keďže novoobjavená častica je relatívne stabilná, pravdepodobnejšie vysvetlenie je, že vedci naozaj narazili na nový stavebný kameň hmoty. To by mohlo viesť k ďalším podobným objavom, náznaky sa totiž už objavili.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.252002
Ako časticu hľadali?
Vedci si prezerali rozpady častíc. Narazili tak na úplne novú.
BRATISLAVA. Trochu to pripomínalo detektívku. Vedci mali množstvo neporiadku na mieste činu, mali dokonca aj pravdepodobného páchateľa. No niekde medzi možným páchateľom, záhadnou časticou Y(4260) a jej rozpadmi mohlo čosi chýbať.
Fyzici sa teda podľa Ars technica lepšie pozreli na rozpady súvisiace s jej príbuzným, časticou J/psí, ktorá je zložená z pôvabného kvarku a antikvarku. A na tie zase v dátach narazili tak, že sledovali jej vlastné rozpady na elektróny a pozitróny, prípadne na mióny a antimióny.
Keď tieto udalosti konečne vyfiltrovali, pokúsili sa zistiť, výsledkom akého rozpadu je samotná častica J/psí. A vtedy vo svojich dátach uvideli čosi neznáme. Nakoniec to „čosi“ dostalo označenie Z(3900).
Tomáš Prokopčák
