הוכחה 'בלתי ניתנת לערעור' של חלקיק חדש של ארבעה קווארקים

תוך שימוש במאיץ החלקיקים החזק ביותר בעולם, קבוצת מחקר ב-CERN יצרה חלקיק העשוי מארבעה קווארקים, הארגון האירופי הכריז אתמול.

רוב חלקיקי החומר ביקום מורכבים כיום משניים או שלושה קווארקים. עם זאת, במהלך העשור האחרון, פרויקטים של מאיץ חלקיקים בכל רחבי העולם אספו כמה ראיות לכך שעשויים להתקיים כמה סוגים שונים של חלקיקי ארבעה קווארקים. פיזיקאים נותנים לחלקיקים כאלה שמות שמתחילים באות Z. "חלקיקי ה-Z האלה, אתה יכול לחשוב עליהם כסוג חדש של חומר", אומר אריק סוונסון, פיזיקאי חלקיקים מאוניברסיטת פיטסבורג שלא היה מעורב במחקר ה-CERN. מדע פופולרי.

חלקיקי ה-Z שקבוצת CERN מצאה מקבלים את השם Z(4430). הם קצרי מועד וקיימים רק בסביבות בעלות אנרגיה גבוהה במיוחד. פיזיקאים חושבים שהם היו מצויים בשפע ביקום מיקרו-שנייה אחרי המפץ הגדול, שלאחריו הם היו מתפרקים.

קרניים קוסמיות יכולות ליצור חלקיקי Z(4430), אבל מאיצי חלקיקים חזקים - כמו המאיצי העצום של CERN מאיץ ההדרון הגדול בז'נבה, שוויץ - הם חלק מהמקומות האחרים היחידים על פני כדור הארץ שבהם הם נמצאים עָשׂוּי. "זה פשוט תהליך נדיר להפליא, אז המקום שבו הם באמת נוצרים הוא ב-LHC בז'נבה", אומר סוונסון. מה שנקרא "שיתוף הפעולה היופי של מאיץ ההדרון הגדול" יצר מחדש חלקיקי Z(4430) על ידי ריסוק פרוטונים, שכל אחד מהם עשוי משלושה קווארקים.

הנתונים החדשים של CERN חזקים, עם מובהקות סטטיסטית של 13.9 סיגמא. הערך הזה הוא הרבה, הרבה מעבר לחמש סיגמא: רמת המובהקות הסטטיסטית הפיזיקאים ברחבי העולם מסכימים כנקודת הסף לומר שהתגליות נכונות. אז הנתונים החדשים עוזרים לאשר שחלקיקי Z(4430) באמת קיימים.

עבודתו של CERN פותרת ויכוח סוער פעם. בשנת 2008 הודיעה Belle Collaboration כי ראתה את העדות הראשונה בעולם לחלקיקי Z(4430), בנתונים ממאיץ החלקיקים KEK של יפן. ואז קבוצה אחרת, בשם BaBar, ניהלה ניסויים משלה במעבדת האצה הלאומית של SLAC בקליפורניה. בבאר אמר שהתוצאות שלהם יכולות להיות מוסברות במשהו אחר - משהו שלא היה כרוך בחלקיקים אקזוטיים של ארבעה קווארקים.

בכנס, סוונסון תפס את מדענים של בל ובבאר וביקש מהם להסביר את הפערים ביניהם. "ואז צפיתי בזמן שהם רבו - כלומר, חילופי דברים; זה היה נעים - על הפרשנויות היחסיות שלהם. אני חייב להודות שיצאתי מהפגישה הזאת מבולבל", הוא אומר. "אז LHCb הגיע ושבר את הקשר."

לא כל חלקיקי ה-Z שקבוצות גילו מוכחים היטב - עם נתונים מקבוצות עצמאיות - כמו חלקיקי Z(4430). חלקיק Z אחד שתועד היטב הוא חלקיק Zc (3900), ששתי מעבדות הכריז באופן עצמאי הם מצאו בשנה שעברה.

אתה יכול לקרוא את CERN נייר על הממצאים החדשים שלו בשרת הלימוד לפיזיקה לפני הדפסה arXiv.

נערך ב-10 באפריל, 2014: גרסה קודמת של סיפור זה נקראת החלקיק החדש שאושר Z(4330). זה למעשה Z(4430). אני מתנצל על הטעות. תודה לקורא וינץ על התיקון!