Artistieke impressie van een dibaryon. Credit: 2021 Keiko Murano
We duiken even in wat nieuwsberichten, waar quarks een rol in spelen, de elementaire deeltjes waar protonen, neutronen en mesonen uit bestaan:
- In een recent artikel gepubliceerd in Nuclear Physics B schrijft een groep Indiase natuurkundigen dat met ’s werelds grootste deeltjesversneller, de Large Hadron Collider (LHC) van CERN bij Genève, het mogelijk moet zijn om signalen te zien van zogeheten leptoquarks. Dat zijn hypothetische deeltjes, die een soort mix zijn tussen quarks en leptonen. Ze komen niet voor in het Standaardmodel van de elementaire deeltjes en de natuurkrachten daartussen, dus hun bestaan is iets van BSM, zoals ze dat noemen, beyond Standardmodel. Voorbeelden van leptonen zijn elektronen, muonen en neutrino’s, deeltjes die niet reageren op de sterke wisselwerking. Beiden, quarks en leptonen, behoren tot de familie der fermionen, deeltjes die allemaal een halftallige spin (s=1/2, s=3/2, s=5/2, …) hebben. Dit in tegenstelling tot bosonen, die altijd een heeltallige spin bezitten (s=0, s=1, …). Bosonen zijn de dragers van de natuurkrachten tussen de fermionen, zoals fotonen bij de elektromagnetische wisselwerking en gluonen bij de sterke wisselwerking. Leptoquarks zijn bosonen, die zouden reageren met zowel quarks als leptonen. Anirban Karan en zijn collega’s denken dat met de LHC, zeker als die een upgrade heeft gehad, het mogelijk moet zijn om anomalieën te zien bij proton-protonbotsingen die signalen zijn van leptoquarks.
- Een ander recent artikel, dat gepubliceerd is in Physical Review Letters, gaat in op het bestaan van exotische deeltjes, die maar liefst zes quarks bevatten. De meeste deeltjes bestaan uit twee quarks (zoals de meeste mesonen) en drie quarks (baryonen, zoals protonen en neutronen). Afgelopen jaren zijn er al veel kortlevende deeltjes ontdekt, die ook vier of vijf quarks bevatten, maar deeltjes bestaande uit zes quarks moeten ook bestaan, dibaryonen worden ze genoemd. Zijn dibaryonen vooralsnog hypothetisch? Nee, eentje is al bekend: het deuteron, een combi van twee waterstofkernen, die lichtjes aan elkaar verbonden zijn. Maar volgens Takuya Sugiura (RIKEN, Japan) en zijn collega’s zouden er nog veel meer dibaryonen moeten bestaan. Hun berekeningen laten zien dat er in theorie een deeltje zou moeten bestaan dat maar liefst zes charm-quarks bevat, dat is één van de bestaande smaken quarks. Sugiura en z’n team noemen dat een charm di-Omega. Dibaryonen zijn overigens géén vorm van BSM, want hun bestaan past binnen SM.
Bron: Phys.org en nogmaals Phys.org.
