„Три кварка за Muster Mark!“, Пише Джеймс Джойс в своята басня за лабиринти,Събуждане на Финеган, Досега може би сте чували този цитат - краткото, безсмислено изречение, което в крайна сметка даде името „кварк“ на (все още ненадминатите) на Вселената. Днешните физици смятат, че разбират основите на това как се комбинират кварките; три се съединяват, за да образуват бариони (всекидневни частици като протона и неутрона), докато два - кварк и антикварк - се слепват, за да образуват по-екзотични, не толкова стабилни сортове, наречени мезони. Редки партньорства с четири кварки се наричат тетракварки. И пет кварка, обвързани в деликатен танц? Естествено, това би било a pentaquark, А пентакваркът, доскоро само фигура от физика, сега беше открит в LHC!
И така, какво е голямото? Далеч не е просто забавна дума, която да казвате пет пъти по-бързо, пентакваркът може да отключи нова жизненоважна информация за силната ядрена сила. Тези разкрития биха могли в крайна сметка да променят начина, по който мислим за нашия изключително плътен приятел, неутронната звезда - и всъщност естеството на самата позната материя.
Физиците знаят за шест вида кварки, които са подредени по тегло. Най-леките от шестте са нагоре и надолу кваркове, които съставляват най-познатите ежедневни бариони (два възхода и надолу в протона и два падения и нагоре в неутрона). Следващите най-тежки са очарованието и странните кварки, последвани от горните и долните кваркове. И защо да спрем дотам? В допълнение, всеки от шестте кварки има съответна античастица или антикварк.
Важен атрибут на двата кварка и техните анти-частици е нещо, наречено „цвят“. Разбира се, кварките нямат цвят по същия начин, по който бихте могли да наречете ябълка „червена“ или океана „синя“; по-скоро това свойство е метафоричен начин за комуникация на един от основните закони на субатомната физика - че съдържащите кварк частици (наречени адрони) винаги носят неутрален цветен заряд.
Например, трите компонента на протона трябва да включват един червен кварк, един зелен кварк и един син кварк. Тези три „цвята“ се добавят към неутрална частица по същия начин, по който червената, зелената и синята светлина се комбинират, за да създадат бял блясък. Подобни закони са в сила за кварка и антикварката, които съставят мезон: съответните им цветове трябва да са точно противоположни. Червен кварк ще се комбинира само с анти-червен (или циан) антикварк и т.н.
Пентакваркът също трябва да има неутрален цветен заряд. Представете си протон и мезон (по-специално тип, наречен J / psi мезон), свързани помежду си - червен, син и зелен кварк в единия ъгъл, и цветен неутрален двойка кварк-антикварк в другия - за общо четири кварка и един антикварк, всички цветове от които спретнато се анулират.
Физиците не са сигурни дали пентакваркът е създаден от този тип сегрегирана подредба или дали всичките пет кварка са свързани директно заедно; така или иначе, като всички адрони, пентакваркът се контролира от този титан на основна динамика, силната ядрена сила.
Силната ядрена сила, както подсказва името й, е неописуемо здравата сила, която слепва заедно компонентите на всяко атомно ядро: протони и неутрони и, което е по-важно, собствените им съставни кварки. Силната сила е толкова упорита, че никога не са наблюдавани „безплатни кварки“; всички те са затворени твърде плътно в родителите си.
Но във Вселената има едно място, където кварците могат да съществуват сами по себе си, в един вид мета-ядрено състояние: в изключително плътен тип неутронна звезда. В типична неутронна звезда гравитационното налягане е толкова огромно, че протоните и електроните престават да бъдат. Енергиите и зарядите им се стопяват, не оставяйки нищо друго освен плътна маса неутрони.
Физиците предполагат, че при екстремни плътности, в най-компактните звезди, съседни неутрони в ядрото дори могат сами да се разпаднат в смесица от съставни части.
Неутронната звезда ... ще се превърне в звезда кварк.
Учените смятат, че разбирането на физиката на пентакварка може да хвърли светлина върху начина, по който силната ядрена сила действа при такива екстремни условия - не само в такива прекалено плътни неутронни звезди, но може би дори в първите части от секундата след Големия взрив. По-нататъшният анализ също трябва да помогне на физиците да усъвършенстват своето разбиране за начините, по които кварците могат и не могат да се комбинират.
Данните, породили това откритие - огромен резултат от 9-сигма! - излезе от първото пускане на LHC (2010-2013). Със суперколайдера, който сега работи с двойно повече от първоначалния си енергиен капацитет, физиците не трябва да имат проблем да разгадаят още повече мистериите на пентакварка.
Предпечат на откриването на пентакварк, който е представен в списанието Physical Review Letters, можете да намерите тук.
