Wetenschappers hebben de realiteit van exotische tetraquarks verklaard.
Twee onafhankelijke groepen natuurkundigen ontdekten op verschillende manieren nieuwe exotische elementaire deeltjes - tetraquarks "op het puntje van een veer". Wetenschappers zijn tot de conclusie gekomen dat ze stabiel kunnen bestaan, hoewel er in de natuur om ons heen alleen deeltjes met niet meer dan drie quarks bekend zijn. In potentie kunnen tetraquarks eigenschappen vertonen die nog niet zijn aangetoond door "gewone" elementaire deeltjes die voorheen bekend waren bij de wetenschap. Gerelateerde artikelen worden gepubliceerd in Physical Review Letters.
Alle lichamen die we waarnemen, bestaan uit hadronen - elementaire deeltjes die onderhevig zijn aan sterke nucleaire interactie, die de deeltjes bij elkaar houdt waaruit we zelf zijn samengesteld. De bekendste subklasse van hadronen zijn baryonen, namelijk protonen en neutronen, waaruit de kernen van alle atomen zijn samengesteld (en alle moleculen, planeten, sterren en levende wezens uit atomen bestaan).
Baryonen die ons bekend zijn, bestaan uit drie quarks [qqq], speciale deeltjes met een fractionele elektrische lading (2/3 of -1/3) en bestaan niet in een vrije vorm, maar alleen in de samenstelling van baryonen. De berekeningen van theoretici hebben echter lang geleden aangetoond dat niets het bestaan van bijvoorbeeld tetraquarks verhindert, als deeltjes waarin er drie quarks en één antiquark [qqq¯q¯] zijn. Het feit dat ze nog niet in de natuur zijn gevonden, werd toegeschreven aan de extreme instabiliteit van dergelijke tetraquarks. Aangenomen werd dat hun massa zo groot is dat ze snel vervallen door een sterke interactie, in tegenstelling tot gewone hadronen (dezelfde baryonen), vervallen door een zwakke nucleaire interactie, en daarom veel langer bestaan.
De auteurs van beide nieuwe werken hebben berekeningen uitgevoerd van de stabiliteit van het bestaan van deeltjes bestaande uit vier quarks, waarin er twee quarks en twee antiquarks zijn. Deze benadering verschilt van de eerder aangenomen modellen, waar er drie quarks en één antiquark in een tetraquark waren (een deeltje in alles dat lijkt op een quark, maar met een tegengestelde lading). Ze slaagden erin om erachter te komen dat de massa 10 389 MeV / s2 is (mega-elektronvolt bij de lichtsnelheid in het kwadraat - in de elementaire deeltjesfysica wordt in plaats van massa, in overeenstemming met Einsteins E = mc2, het energie-equivalent gebruikt). Dit is merkbaar minder dan de lichtste combinatie van baryonen en mesonen met overeenkomstige kenmerken. Hieruit volgt dat zo'n tetraquark-hadron even stabiel zal zijn als de typische baryonen die ons omringen.
Nieuwe berekeningen laten zien dat vier-quarkdeeltjes lang genoeg moeten bestaan om experimenteel te worden gedetecteerd. De vraag rijst, waarom gebeurt dit in de praktijk niet? Mogelijke antwoorden op deze vraag zijn onder meer de korte levensduur van tetraquark-deeltjes. Als ze echter in het laboratorium worden verkregen, is het heel goed mogelijk om hun eigenschappen te bestuderen, die duidelijk zouden moeten verschillen van die van gewone drie- en tweekwark-deeltjes.
IVAN ORTEGA
