کشف احتمالی یک ذره تتراکوارک
* دانشمندان در داده های برخورددهنده ی تِواترون شواهدی از وجود یک ذره ی پیش‌تر دیده نشده یافته اند که در بر دارنده ی چهار گونه کوارک است.
* ذره ی تتراکوارک احتمالیِ تازه از چهار کوارک درست شده و به دو مزون (دو جفت کوارک) وامی پاشد، که آنها هم سپس به ذرات دختر دیگر وامی پاشند.
تواترون یک شتابدهنده ی بزرگ در آزمایشگاه ملی فرمی (فرمی لب) در ایلینوی آمریکا است. این ذره ی نویافته که در رده ی "تتراکوارک"ها (چهارکوارکی ها) جای دارد، از یک کوارک "ته"، یک کوارک "شگفت" یک کوارک "بالا" و یک کوارک "پایین" تشکیل شده است. این یافته می تواند به روشن شدن قوانین پیچیده ی حاکم بر کوارک ها -ذرات بنیادی خُردِ سازنده ی نوترون ها و پروتون های درون همه ی اتم های کیهان- کمک کند. پروتون ها و نوترون ها هر یک با داشتن سه کوارک، پایدارترین گروه‌بندی های کوارکی که تا امروز شناخته شده را ساخته اند. جفت های کوارکی (مزون ها) نیز به طور معمول پدیدار می شوند ولی گروه‌بندی های بزرگ‌تر بی‌اندازه کمیابند.
* ذره ی تتراکوارک احتمالیِ تازه از چهار کوارک درست شده و به دو مزون (دو جفت کوارک) وامی پاشد، که آنها هم سپس به ذرات دختر دیگر وامی پاشند.
 |
| ذره ی تتراکوارک احتمالیِ تازه از چهار کوارک درست شده و به دو مزون (دو جفت کوارک) وامی پاشد، که آنها هم سپس به ذرات دختر دیگر وامی پاشند. |
دانشمندان سال گذشته در برخورددهنده ی هادرونی بزرگ (LHC) در سوییس نخستین نشانه های یک پنتاکوارک -یک گروه‌بندی از پنج کوارک- را دیدند که وجودش مدت ها پیش بینی شده بود ولی هرگز دیده نشده بودند. نخستین تتراکوارک سال ۲۰۰۳ در آزمایش بِل در ژاپن یافته شد، و از آن هنگام تاکنون فیزیکدانان با نیم دوجین آرایش گوناگون روبرو شده اند. ولی مورد تازه اگر تایید شود، مورد ویژه ای خواهد بود. دمیتری دنیسوف، سخنگوی همکار در آزمایشگاه DZero می گوید: «چیزی که این مورد را ویژه کرده اینست که ما به طور بنیادی چهار کوارک داریم که همه با هم متفاوتند: ته، بالا، شگفت و پایین. در همه ی آرایش های پیشین معمولا دو کوارک مانند هم بودند. آیا این دارد چیزی به ما می گوید؟ من که امیدوارم چنین باشد.»
این آرایش نامعمول که در پژوهشنامه ی نشریه ی Physical Review Letters به نام X(5568) خوانده شده، می تواند برخی از قوانین ژرف تر درباره ی چگونگی پیوند گونه ها یا "مزه"های مختلف کوارک با یکدیگر را بازتاب دهد؛ این پیوند فرآیندیست که به کمک قوی ترین نیروی طبیعت با نام مناسب "نیروی هسته ای قوی" انجام می شود. فیزیکدانان نظریه ای دارند به نام "کرومودینامیک کوانتومی" که شیوه ی کار نیروی قوی را توصیف می کند، ولی این نظریه به گونه ای باورنکرنی سنگین و پیش بینی با آن دشوار است. دنیسوف می گوید: «با این ما که بسیاری از ویژگی های نیروی قوی را می فهمیم ولی همه چیز را درک نمی کنیم، به ویژه چگونگی رفتار نیروی قوی در فاصله های بسیار. و در یک سطح بنیادی ما هنوز مدل بسیار خوبی برای چگونگی برهمکنش کوارک ها زمانی که شمار زیادی از آن ها به هم می پیوندند نداریم.»
یک پرسش پاسخ نیافته اینست: چند کوارک می توانند به هم بپیوندند و یک ذره بسازند؟ دانشمندان تاکنون گروه‌بندی بیش از پنج کوارک ندیده اند، ولی از دید نظری گروه‌بندی کوارکی هیچ حدی ندارد. فیزیکدانان همچنین می خواهند آرایش های چهار یا پنج کوارکی متفاوت با چند موردی که تاکنون دیده شده را بیابند. دان لینکلن، فیزیکدان فرمی لب، و عضو گروه DZero می گوید: «ثابت شده که یافتن تتراکوارک ها کار سختی است، ولی احتمال دارد شمار بسیار بیشتری از آن ها باشند که هنوز پیدا نشده.»
برخورددهنده ی تواترون در سال ۲۰۱۱ خاموش شد، ولی گروه DZero نشانه های این تتراکوارک تازه را در بایگانی داده هایی یافتند که از ده ها میلیارد برخورد ذرات در مدت ۲۸ سال کار این برخورددهنده گرد آمده بود. دانشمندان اکنون در حال جستجوی داده های آزمایش های دیگری مانند پروژه ی LHCbی برخورددهنده ی هادرونی بزرگ هستند تا ببینند آیا آن ها هم نشانه هایی از این ذره را یافته بوده اند یا نه. شلدون استون، فیزیکدان LHCb از دانشگاه سیراکیوز می گوید: «اگر اینطور باشد بسیار هیجان انگیز خواهد بود. گفتگو میان همکاران LHCb به پیدایش دلنگرانی هایی نسبت به دستاوردهای DZero انجامیده که LHCb می تواند آن ها را به سرعت بررسی کند. تا این بررسی انجام نشده و یافته های DZero تایید نشوند نمی توانیم از چیزی که آن ها دیده اند مطمئن باشیم.»
به هر حال دانشمندان انتظار دارند که شتابدهنده های کنونی ذرات -به ویژه LHC که پارسال دوباره و این بار با سطح انرژی بیشتری نسبت به گذشته کارش را آغاز کرد- در سال های آینده آرایش های تازه ی بیشتری از ذرات بیابند و دوران هیجان انگیزی را برای فیزیک کوارک ها و برای روشن کردن مکانیک پیچیده ی نیروی قوی بیافرینند. دنیسوف می گوید: «من این را با چیزی مانند یک جورچین (پازل) می سنجم: هنوز کامل نشده ولی تکه ی دیگری به آنچه از پیش می دانستیم افزوده ایم. امیدواریم سرانجام نظریه ای باشد که این مشاهدات را توضیح دهد تا شناخت بهتری درباره ی این کوارک ها و نیروهای میانشان به دست آید.»
----------------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:
واژه نامه:
quark - Tevatron collider - Fermi National Accelerator Laboratory - Fermilab - tetraquark - bottom quark - strange quark - up quark - down quark. - fundamental particle - proton - neutron - atom - meson - Large Hadron Collider - LHC - pentaquark - Belle experiment - Dmitri Denisov - X(5568) - Physical Review Letters - flavor - strong force - quantum chromodynamics - Don Lincoln - DZero - LHCb - beauty - Sheldon Stone - Syracuse University - daughter particle
منبع: livescience
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان
0 دیدگاه شما:
ارسال یک نظر