Eerst even een lesje Japans: 高エネルギー加速器研究機構 staat voor Kō Enerugī Kasokuki Kenkyū Kikō. En da’s weer Japanees voor de Hoge Energie Versneller Onderzoeksorganisatie. Kortweg KEK dus. Zeg maar CERN, maar dan de Japanse variant. Bij KEK hebben ze een experiment lopen met de zogenaamde Belle-detector en daar hebben ze onlangs iets opmerkelijks ontdekt: een hadron bestaande uit vier quarks. Eh… pardon, een hadron met vier quarks, is dat zo bijzonder? Yep, da’s héél bijzonder. De meest bekende hadronen zijn de protonen en neutronen, waar zo’n beetje alle materie die we om ons heen zien uit bestaat – inclusief de geachte lezers van de Astroblogs. Alle protonen bestaan uit drie quarks: twee op-quarks en één neer-quark¹ , de neutronen bestaan ook uit drie quarks: twee neer-quarks en één op-quark. Alle combinaties van drie quarks noemen we weer baryonen. Daarnaast is er nog een categorie hadronen, die uit twee quarks bestaan, en die noemen we weer mesonen. Een overzicht van álle baryonen vind je hier en een overzicht van álle mesonen vind je daar, allemaal bestaande uit drie, respectievelijk twee quarks. Maar nu is men dus gestuit op hadronen met vier quarks. In Belle schieten ze electronen en positronen tegen elkaar en dat leverde in dit geval twee ‘exotische’ deeltjes op: de Z_b(10610) en Z_b(10650) deeltjes. De b in de naam wijst er op dat een ‘bottom’ quark in de deeltjes voorkomt, een zware variant van de quarks. Met de 10610 resp. 10650 wordt de massa van deze hadrons aangegeven: 10.610 MeV en 10.650 MeV. Een proton weegt 938 MeV, dus de ontdekte deeltjes zijn ongeveer 11 keer zo zwaar. Het is niet voor het eerst dat men tetra-quarks ontdekt, deeltjes bestaande uit vier quarks. Maar tot nu toe bestonden al die kwartetten van quarks minstens uit één charm-quark en men kreeg na de zoveelste vondst (> 10 keer) van weer zo’n tetra-quark sterk de indruk dat er altijd een charm-quark aan te pas moest komen. Gelukkig komen in Z_b(10610) en Z_b(10650) géén charm-quarks voor en dat opent de weg voor een hele nieuwe serie mogelijke tetra-quarks. Naast ‘systemen’ met twee, drie en vier quarks kennen we ook al systemen met zes quarks (deuterium) en negen quarks (tritium en 3-helium). Vreemd genoeg zijn er nog geen penta-quarks bekend, systemen met vijf quarks. Misschien dat ze bij KEK in Japan nog even door moeten gaan met het beschieten van electronen tegen positronen om ook die exotische variant te ontdekken. Het zou de natuur een stuk symmetrischer maken. Bron: Quantum Diaries.    

Noot:

1. Er zijn in totaal zes soorten quarks, op z’n Engels up en down; charm en strange; top en bottom (ook wel truth en beauty genoemd). [↩]