15 december 2017

Mogelijk nieuwe en exotische vorm van materie ontdekt

Zc(3900)

The quark wing of the particle zoo includes (a) quark pairs called mesons, (b) quark triplets called baryons, and possibly (c) four-quark combinations that may explain the Zc(3900) observations.

Twee onderzoeksteams die onafhankelijk van elkaar met twee verschillende deeltjesversnellers hebben gewerkt, hebben beiden bewijs gevonden voor het bestaan van een bijzonder en exotisch subatomair deeltje dat uit vier quarks bestaat: het zogenaamde Zc(3900) deeltje. Beide teams bestaan uit een groot aantal onderzoekers die verbonden zijn aan zo’n beetje alle belangrijke instituten ter wereld.

De ontdekking van het nieuwe deeltje is verricht door twee verschillende experimenten, namelijk Belle in Japan en BESIII in China, naar aanleiding van onderzoek naar een ander deeltje, namelijk Y(4260), dat in 2005 is ontdekt. Natuurkundigen hebben grote interesse in dit deeltje, dat lijkt te bestaan uit een charmquark, een anti-charmquark en een extra gluon (naast de gluonen die de quarks bijeen houden). Door het verval van Y(4260) te bestuderen, hebben beide Aziatische teams een energiepiek van zo’n 3,9 giga-elektronvolts waargenomen. Deze piek blijkt een massa te hebben van vier protonen, hetgeen bewijs vormt voor een nieuw deeltje met vier quarks – iets dat nog nooit gezien is.

Na grondig aanvullend onderzoek, zijn beide teams tot de conclusie gekomen dat hun gegevens wijzen op iets wat echt en nieuw is. Vroege indicaties lijken inderdaad te suggereren dat Zc(3900) een nieuwe vorm van materie is – een deeltje met vier quarks. Beide teams hebben gecombineerd zo’n 460 voorbeelden van Zc(3900) gedetecteerd, hetgeen wijst op een werkelijk bestaand iets, en geen statistische fout. Op dit moment lijkt het deeltje een elektrische lading te hebben en minstens uit een charmquark en een anticharmquark te bestaan. Beide teams vermoeden ook dat het deeltje een upquark en een anti-downquark bevat, waarmee het totale aantal quarks op vier komt.

Beide onderzoeksteams wijzen erop dat er meerdere verklaringen bestaan voor hun bevindingen. Zo zou Zc(3900) simpelweg kunnen bestaan uit twee deeltjes met twee quarks, die aan elkaar vast zitten. Het zou ook kunnen dat het twee deeltjes met twee quarks zijn die een losser verband hebben, en slechts gedurende een zeer kort tijdsbestek met elkaar reageren.

Aanvullend onderzoek is nodig om te achterhalen of Zc(3900) werkelijk een nieuw deeltje is, of dat het slechts een bekend deeltje is dat zich op een nieuwe manier gedraagt.

Bron: Physorg

Laat wat van je horen

*