Nauka dla Społeczeństwa

28.03.2024
PL EN
20.07.2015 aktualizacja 20.07.2015

Fizyk: odkryliśmy pentakwarki, kiedy fizycy zaczynali już w nie wątpić

LHC. Fot. Fotolia LHC. Fot. Fotolia

Nasze odkrycie pentakwarków, nowego rodzaju cząstek, nastąpiło, kiedy fizycy tracili już nadzieję, że cząstki te uda się znaleźć. Wcześniejsze obserwacje tych cząstek okazały się nieprawdziwe, co osłabiało morale fizyków - mówi prof. Tomasz Skwarnicki.

Prof. Skwarnicki z amerykańskiego Uniwersytetu Syracuse był jednym z głównych autorów publikacji o odkryciu pentakwarkow, która w połowie lipca została wysłana do prestiżowego czasopisma "Physical Review Letters" (preprint: http://arxiv.org/abs/1507.03414) przez tzw. Współpracę LHCb, czyli zespół pracujący przy eksperymencie w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN).

"W latach 60. pojawiły się teorie, że cząstki, które wcześniej znano (np. protony, neutrony) składają się z czegoś jeszcze mniejszego" - powiedział PAP prof. Skwarnicki. Wyjaśnił, że zgodnie z teorią kwarków, cząstki składają się albo z trzech kwarków albo z jednego kwarku i jednego antykwarku. "Materia, z której jesteśmy zrobieni to bariony, a więc obiekty, które składają się z trzech kwarków. Ale w eksperymentach widzimy też często inne cząstki, które mają kwark i antykwark. Teoria kwarków miała to wytłumaczyć" - wyjaśnił badacz. Przyznał, że teoretycy od początku podejrzewali, że mogą istnieć też obiekty powstające ze złożeń np. dwóch par kwark-antykwark (tetrakwarki) albo pary kwark-antykwark z obiektem trójkwarkowym (pentakwark).

Choć więc modele nie wykluczały istnienia tetra- i pentakwarków, to przez dziesięciolecia nie potrafiono eksperymentalnie pokazać, że cząstki takie naprawdę istnieją. W międzyczasie - owszem - pojawiło się wiele doniesień o odkryciu pentakwarków (np. w latach 2003-2005), ale potem wszystkie te doświadczenia okazały się błędne - nie udawało ich się potwierdzić w dalszych, dokładniejszych badaniach. Teorie, które przewidywały istnienie pentakwarków, nie znajdowały więc potwierdzenia.

"To ciekawy efekt psychologiczny: fizycy po tej serii pomyłek doświadczalnych zaczęli się poddawać. Doszli do wniosku, że pentakwarki - choć mogłyby istnieć - to z jakiegoś powodu nie istnieją. Nasze odkrycie było więc o tyle niespodziewane, że większość fizyków przestała już o tym temacie myśleć" - powiedział prof. Skwarnicki.

Jednak dzięki eksperymentom przeprowadzonym w CERN w eksperymencie LHCb udało się w końcu potwierdzić najlepszego kandydata na tetrakwarka (publikacja z 2014 r. http://arxiv.org/abs/1404.1903) oraz odnaleźć pentakwarka (wyniki wysłano do publikacji w połowie lipca br.).

"Nie boję się, że ktoś to odkrycie unieważni. W naszym przypadku sygnał świadczący o tym, że to pentakwark, jest na tyle wyraźny, że pewnie szybko potwierdzi się jako prawdziwy. Tymczasem we wszystkich poprzednich, błędnych pomiarach, analogiczne sygnały były znacznie słabsze - na poziomie błędu pomiarowego - którym się potem zresztą okazały" - zapewnił badacz.

Pentakwark żyje naprawdę krótko - zaledwie setną część tryliardowej sekundy (10^-23 sek.). Jedyne, co mogą więc zobaczyć w Wielkim Zderzaczu Hadronów naukowcy to to, co zostanie po rozpadzie tych obiektów. Z badań wynika, że zaobserwowane pentakwarki składają się z trzech lekkich kwarków: dwóch górnych, jednego dolnego, a także z dwóch ciężkich kwarków: powabnego i antypowabnego. "To pierwszy pomiar, który twierdzi, że takie obiekty istnieją" - podsumowuje prof. Skwarnicki.

Naukowiec mieszka w Stanach Zjednoczonych od ponad 20 lat, ale początki jego kariery naukowej związane są z Polską: studiował fizykę na Uniwersytecie Jagiellońskim, a doktorat zrobił w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. "To, że teraz odnoszę sukcesy, niewątpliwie ma związek z tym, jak silne było krakowskie środowisko fizyków" - zaznacza badacz.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ agt/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2024