Cercetătorii de la Large Hadron Collider au descoperit o nouă particulă subatomică, penta-quarcul

Descoperirea acestei noi forme de materie a fost realizată în cadrul experimentului LHCb, potrivit unui studiu publicat în Physical Review Letters. Specialiştii spun că studierea proprietăţilor penta-quarcului le permite să înţeleagă mai bine modul în care materia obişnuită - protonii şi neutronii din care suntem toţi formaţi - este constituită.

Existenţa penta-quarcului, particulă subatomică, a fost prezisă în 1964, de doi fizicieni, Murray Gell Mann, laureat al premiului Nobel pentru fizică pe 1969, şi George Zweig, care lucrau în mod independent unul de celălalt.

Materia este formată din molecule şi moleculele din atomi care definesc elementele chimice, descoperite la sfârşitul secolului al XVIII-lea de Antoine Lavoisier. După descoperirea periodicităţii elementelor şi a tabelului lui Mendeleev, în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-a ajuns, la începutul secolului al XX-lea, la descoperirea faptului că atomii au un nucleu dens, punctiform şi masiv în jurul căruia oscilează electronii. Ulterior, savanţii au descoperit că nucleul atomic este divizibil şi conţine nucleoni - protoni şi neutroni -, iar apoi s-a prezis că nucleonii sunt la rândul lor compuşi din "quarcuri", particule indivizibile, elementare, precum electronii.

Descoperirea penta-quarcului este similară ca importanţă descoperirii bosonului lui Higgs, o altă particulă subatomică, în 2012. Atunci, într-o reuşită ştiinţifică extraordinară, cercetătorii de la CERN (Organizaţia Europeană pentru Cercetare Nucleară) au anunţat că au descoperit o nouă particulă subatomică, un element de bază aflat la temelia Universului, care s-a dovedit a fi celebrul boson imaginat şi numit cu o jumătate de secol înainte de fizicianul Peter Higgs. Bosonul lui Higgs este considerat de fizicieni cheie de boltă pentru structura fundamentală a materiei, o particulă elementară care dă masă unui număr mare de alte particule, potrivit Modelului standard din fizica particulelor, care descrie felul în care Universul este alcătuit.

Existenţa bosonului a fost postulată şi ea pentru prima dată în 1964, de Peter Higgs, François Englert şi Robert Brout, în prezent decedat. Higgs şi Englert au primit premiul Nobel pentru fizică pe anul 2013 pentru conceperea acestei teorii.

În ceea ce priveşte penta-quarcul, Mann şi Zweig au propus în anii 1960 o teorie potrivit căreia existenţa particulelor cunoscute sub numele de barioni (formaţi din trei quarcuri, cum sunt protonul şi neutronul) şi mezoni (formaţi din două quarkuri) ar putea fi explicată mai bine dacă s-ar lua în considerare faptul că, la rândul lor, aceştia ar fi compuşi din alte particule, care, în cele din urmă, au primit numele de "quarcuri".

Acest model a dus la prezicerea unor alte particule, precum penta-quarcul, compus din patru quarcuri şi un anti-quarc, o antiparticulă.

La mijlocul anilor 2000, mai multe echipe de cercetători au susţinut că au detectat penta-quarcuri, însă descoperirile au fost infirmate de experimente ulterioare.

La rândul lor, fizicienii de la LHC au studiat modul în care o particulă subatomică numită Lambda b se transformă în alte trei particule, în cadrul experimentului LHCb. Analizele au stabilit că stările intermediare erau cumva implicate în producerea celor trei particule.

"Am analizat toate posibilităţile pentru aceste semnale şi am ajuns la concluzia că pot fi explicate numai prin stările penta-quarc", a spus fizicianul Tomasz Skwarnicki, de la Universitatea Syracuse, din SUA, membru al echipei de cercetători.

În urma analizelor datelor colectate, cercetătorii de la CERN au stabilit existenţa penta-quarcului.

Citeşte şi: Large Hadron Collider a fost oprit pentru două luni

Purtătorul de cuvânt al LHCb, Guy Wilkinson, a declarat: "Penta-quarcul nu este orice fel de particulă, reprezintă o modalitate de a agrega quarcuri, adică constituenţii fundamentali ai protonilor şi neutronilor, într-un tipar care este pentru prima dată observat în ultimii 50 de ani de cercetăti experimentale".

LHC (Large Hadron Collider), administrat de CERN, a reluat coliziunile de particule, la o viteză fără precedent, la începutul lunii iunie, după o pauză de peste doi ani, iar savanţii speră că vor rezolva astfel misterul materiei întunecate. Speranţele oamenilor de ştiinţă legate de reluarea coliziunilor de particule vizează descifrarea tuturor principiilor de funcţionare ale Modelului Standard, dar şi realizarea unor noi descoperiri într-un domeniu inovator, denumit "Noua fizică". Studiile vizează şi găsirea materiei întunecate, care reprezintă până la 96% din masa Universului şi poate fi detectată doar prin influenţa pe care o are asupra materiei vizibile din jurul ei, dar şi demonstrarea teoriei supersimetriei.