21 mei 2024

Nieuwe vorm van materie ontdekt: de pentaquark

Credit: CERN

Sinds kort draait de Large Hadron Collider in Zwitserland weer op volle toeren. Het peperdure apparaat heeft nu z’n eerste ontdekking verricht sinds de deeltjesversneller opnieuw is opgestart. Wetenschappers hebben namelijk een nieuwe klasse van subatomaire deeltjes gevonden: de zogenaamde pentaquarks. Quarks vormen een reeks geladen subatomaire deeltjes, die samenkomen om grotere deeltjes te maken, zoals protonen en neutronen. Zowel protonen als neutronen bevatten drie quarks en dat soort deeltjes worden baryonen genoemd. Het bestaan van quarks is voor het eerst in 1964 voorspeld door de Amerikaanse natuurkundige Murray Gell-Mann en de bevestiging van hun bestaan heeft onze kijk op deeltjesfysica flink veranderd.Toch kunnen quarks veel meer maken dan alleen baryonen: ze kunnen op allerlei manieren samenkomen, meestal met exotische maar zeer kortlevende deeltjes tot gevolg. De pentaquark is een goed voorbeeld: dit soort deeltjes bevatten, zoals hun naam al aangeeft, vijf quarks – of eigenlijk, vier quarks en een antiquark. Nu hebben de onderzoekers die werken aan het LHCb-experiment eindelijk bewijs voor hun bestaan gevonden.”De pentaquark is niet zomaar een nieuw deeltje”, zei Guy Wilkinson van de LHCb vandaag in een persconferentie. “Het vormt namelijk een geheel nieuwe manier om quarks samen te brengen in een nog niet eerder gezien patroon. Het bestuderen van z’n eigenschappen kan ons helpen te begrijpen hoe normale materie (protonen en/of neutronen), precies is opgebouwd. “Het team heeft de pentaquark geïdentificeerd door te kijken naar het verval van een baryon die Lambda-b wordt genoemd. Dit deeltje splitste zichzelf op in drie bekende deeltjes – nou ja, voor deeltjesfysici dan, niet persee voor ons leken. Deze deeltjes zijn: een J-psi, een proton en een geladen kaon. Aan de hand van deze deeltjes hebben de onderzoekers een transitie-staat ontdekt waarin twee voorheen onbekende deeltjes geïdentificeerd kunnen worden. “Dankzij de enorme dataset die we met de LHC hebben verzameld, evenals de gigantische precisie van ons instrument, hebben we alle mogelijke verklaringen voor deze signalen kunnen bestuderen. Aan de hand daarvan is maar één conclusie mogelijk: de signalen zijn veroorzaakt door pentaquark-staten”, aldus Tomasz Skwarnicki, onderzoeker bij LHCb. “Meer precies, moet het gaan om staten die zijn opgebouwd uit twee upquarks, een downquark, een charmquark en een anti-charmquark”. Nu gaan de wetenschappers de fijnere structuur van de pentaquarks bestuderen, om beter te begrijpen hoe de quarks precies aan elkaar verbonden zijn. Het is dan wel géén donkere materie, dat onderzoekers van het CERN graag zouden willen detecteren. Desondanks is het wel de eerste natuurkundige mijlpaal die geleverd is door de opgevoerde LHC. Bron: Gizmodo.

Share

Comments

  1. Even voor alle duidelijkheid en om misverstanden te voorkomen: het waargenomen pentaquark genaamd Pc(4450)+ is géén supersymmetrisch deeltje. Alle elementaire deeltjes binnenin het pentaquark zijn ‘normale’ quarks, te weten twee up quarks, één down quark, een charm quark en een anti-charm quark.

  2. rudiev zegt

    Zouden deze pentaquarks ook veel meer wegen dan de massa van alle quarks samen, net zoals bij protonen en neutronen? Is dat eigenlijk altijd zo dat deeltjes die uit quarks bestaan zwaarder wegen dan de massa van de quarks waaruit ze bestaan?

  3. Ja, ook die pentaquarks wegen meer dan de afzonderlijke ‘valentie quarks’ bij elkaar. De rest van de massa komt van de kinetische energie van de gluonen en de wolk virtuele quarks en gluonen. Maar los van de massa: steeds duidelijker wordt dat de waarneming met de LHCb niet gaat over een echt pentaquark, maar over een zogenaamde hadronische molecuul van 4 quarks en een antiquark. Hier de vertaling in het Engels van een Spaanse blog hierover.

Speak Your Mind

*