Nie dagewesene Tetraquark Teilchen entdeckt möglicherweise im Atom Smasher

Beweise für eine nie zuvor gesehene Partikel enthält vier Arten von Quark hat Daten aus dem Tevatron Collider am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) in Illinois gezeigt. Das neue Teilchen, eine Klasse von "Tetraquark," besteht aus einem Bottom-Quark, ein Strange-Quark, ein Up-Quark und ein Down-Quark. Die Entdeckung könnte helfen, die komplexen Regeln erläutern, die Quarks zu regieren – winzige Elementarteilchen, aus denen sich die Protonen und Neutronen im Inneren der Atome im Universum.

Protonen und Neutronen enthalten drei Quarks, das ist bei weitem die stabilste Gruppierung. Paare von Quarks, Mesonen, genannt auch häufig erscheinen, aber größere Anhäufungen von Quarks sind extrem selten. Wissenschaftler am Large Hadron Collider (LHC) in der Schweiz letztes Jahr sahen die ersten Anzeichen für eine Pentaquark – eine Gruppierung von fünf Quarks – das war schon lange vorhergesagt, aber noch nie gesehen. Die ersten Tetraquark wurde im Jahr 2003 auf das Belle-Experiment in Japan gefunden, und seitdem haben die Physiker ein halbes Dutzend verschiedene Arrangements angetroffen. Aber die neue, wenn bestätigt, würde man spezielle. "Was einzigartig ist in diesem Fall ist, haben wir im Grunde vier Quarks, die alle verschieden sind, unten, oben, seltsam und runter," sagt Dmitri Denisov, Co Sprecherin DZero Experiment. "In allen vorherigen Konfigurationen sind in der Regel zwei Quarks gleich. Ist dies uns etwas sagen? "Ich hoffe ja."

Die ungewöhnliche Anordnung, genannt X(5568) in ein Papier vorgelegt,Physical Review Letters, könnten einige tiefere Regel, wie die verschiedenen Arten oder "Geschmacksrichtungen" Quarks zusammenhalten widerspiegeln – ein Prozess ermöglichte durch die stärkste Kraft in der Natur, genannt entsprechend, die starke Kernkraft. Physiker haben eine Theorie — Quantenchromodynamik genannt –, die beschreibt, wie die starke Kraft funktioniert, aber es ist unglaublich unhandlich und schwer zu Vorhersagen mit zu machen. "Während wir viele Eigenschaften der starken Kraft verstehen, verstehen wir nicht alles, vor allem, wie die starke Kraft auf große Entfernungen wirkt" Denisov sagt. "Und auf einer grundlegenden Ebene haben wir noch kein sehr gutes Modell der Quarks wie interagieren, wenn es nicht wenige von ihnen schlossen sich zusammen gibt." "

Eine offene Frage ist: wie viele Quarks in Form eines Teilchens zusammenhalten können? Bisher Wissenschaftler habe keine Gruppen von mehr als fünf, aber theoretisch gibt es keine Begrenzung. Physiker möchte auch verschiedene Konfigurationen von vier und fünf Quarks als die Handvoll entdecken, die gesehen wurden. "Suche nach Tetraquarks hat sich als schwierig erwiesen zu tun, aber es ist wahrscheinlich, dass es viel mehr zu finden," sagt Fermilab Physiker Don Lincoln, ein Mitglied des DZero Teams.

Der Tevatron Collider in 2011 geschlossen, aber das DZero Team gefunden Anzeichen für die neue Tetraquark im Archiv von Daten aus der Dutzende von Milliarden von Teilchenkollisionen, die es in den 28 Jahren seines Bestehens erreicht. Andere Experimente so der LHC LHCb ("b" steht für Schönheit) Projekt suchen nun über ihre eigenen Daten zu sehen, wenn sie auch Beweise des Teilchens. "Wenn es real ist, es wäre sehr interessant," sagt der LHCb Physiker Sheldon Stone der Syracuse University. "Eine Diskussion unter den LHCb Mitarbeiter haben mehrere Probleme mit dem DZero Ergebnis, die LHCb zügig überprüfen können angehoben. Bis die Überprüfung ausgeführt wird und das Ergebnis DZero bestätigt ist, sind wir nicht sicher genau das, was sie sehen."

So oder so, Wissenschaftler erwarten aktuelle Teilchenbeschleunigern – vor allem der LHC, der letztes Jahr auf höhere Energieniveaus als je zuvor neu gestartet – mehr neue Partikel-Konfigurationen in den kommenden Jahren, so dass es eine spannende Zeit für Quark-Physik und Aufräumen die komplizierte Mechanik der starken Kraft zu entdecken. "Ich würde es mit so etwas wie ein Puzzle zu vergleichen – es ist noch nicht fertig, aber wir haben hinzugefügt, dass ein weiteres Stück was schon bekannt war," sagt Denisov. "Hoffentlich irgendwann werden eine Theorie, die diese Beobachtungen, um ein besseres Verständnis für diese Quarks und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte erklärt."

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