Ανακαλύφθηκε μυστηριώδες υποατομικό σωματίδιο

Αποτελείται από τέσσερα κουάρκ
Ένα μυστηριώδες υποατομικό σωματίδιο που υπήρχε από τις πρώτες στιγμές μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη», εντόπισαν δύο ανεξάρτητες επιστημονικές ομάδες από την Ιαπωνία και την Κίνα.

Το Zc(3900) όπως είναι η ονομασία που έλαβε, αποτελείται από τέσσερα κουάρκ, κάτι που αποτελεί έκπληξη μιας και μέχρι σήμερα οι φυσικοί θεωρούσαν ότι τα υποατομικά σωματίδια περιέχουν είτε τρία κουάρκ όπως τα πρωτόνια και νετρόνια, είτε δύο όπως τα πιόνια και τα καόνια που υπάρχουν στην κοσμική ακτινοβολία.
Βέβαια κανένας νόμος της φυσικής δεν απαγορεύει να υπάρχουν περισσότερα κουάρκ μέσα σε ένα σωματίδιο. Ωστόσο, για πρώτη φορά ανακαλύπτεται σωματίδιο από τέσσερα κουάρκ, ανοίγοντας έτσι το δρόμο για την ανακάλυψη και άλλων μορφών «εξωτικής» ύλης.

Ας σημειωθεί ότι τα κουάρκ είναι τα πιο θεμελιώδη σωματίδια της ύλης και δεν μπορούν να διαιρεθούν περαιτέρω. Αυτά συγκροτούν τα μεγαλύτερα στοιχειώδη σωματίδια, τα πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία με τη σειρά τους, απαρτίζουν τα άτομα.

Η ανακάλυψη του υποατομικού σωματιδίου πραγματοποιήθηκε από το ιαπωνικό εργαστήριο Belle, στον επιταχυντή ΚΕΚ της Τσουκούμπα και το κινεζικό BESIII, κατά τη διάρκεια ερευνών στο σωματίδιο Υ(4260), που είχε ανακαλυφθεί το 2005.

Οι επιστήμονες βρήκαν ενδείξεις για ένα νέο σωματίδιο με ενέργεια περίπου 3,9 γιγαηλεκτρονιοβόλτ, σχεδόν τετραπλάσια από το βάρος του πρωτονίου, το οποίο φαίνεται να έχει τέσσερα κουάρκ, ένα ζεύγος κουάρκ και ένα ζεύγος αντικουάρκ. Οι κατοπινές αναλύσεις ενισχύουν την πεποίθηση ότι το νέο σωματίδι, που έχει ηλεκτρικό φορτίο, είναι μια άγνωστη έως τώρα μορφή ύλης.

«Η ανακάλυψη του σωματιδίου αποτέλεσε μεγάλη έκπληξη», δήλωσε ο φυσικός Ζιτσίνγκ Λίου, μέλος του πειράματος Belle. Σύμφωνα με τους επιστήμονες του ιαπωνικού πειράματος, που ανίχνευσαν 159 σωματίδια Zc(3900), η πιθανότητα στατιστικού λάθους στους υπολογισμούς τους είναι μικρότερη από μία στα 3,5 εκατομμύρια. Εξάλλου και το κινεζικό πείραμα BESIII εντόπισε 307 παρόμοια σωματίδια, οπότε η πιθανότητα λάθους απομακρύνεται κι άλλο.

Πάντως, οι ίδιες ερευνητικές ομάδες, καθώς και άλλες ανά τον κόσμο, θα κάνουν περαιτέρω έρευνες για να επιβεβαιώσουν τα ευρήματά αυτά και να αποκλείσουν άλλες πιο συμβατικές πιθανότητες. Η κυριότερη εναλλακτική λύση είναι ότι το Zc(3900) δεν είναι ένα σωματίδιο με ένα «κουαρτέτο» κουάρκ, αλλά στην πραγματικότητα πρόκειται για δύο ζεύγη σωματιδίων (συγκεκριμένα μεσονίων, που το καθένα έχει ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ), ενωμένων μεταξύ τους σε μια δομή σαν μόριο.

Ένας νέος ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων που θα είναι έτοιμος στο πείραμα Belle έως το 2015, αναμένεται να φωτίσει περαιτέρω το ζήτημα.