ذره ی پنج-کوارکی کشف شد

تا كنون تمام ذرات بنیادی در دو دسته ی سه كواركی (باریون ها مثل پروتون و نوترون) و دو كواركی (مزون ها مثل پیون ها و كاؤون ها) تقسیم می شدند. اما اینك باید گفت حالت سومی از ذرات كه پنج كوارك دارند هم قابل مشاهده شدند كه البته به دلیل طول عمر بسیار كم در حد ۲۰- ^۱۰ آنها را ذرات تشدیدی می نامند.
یك تیم فیزیكدان در آزمایشگاه SPring-۸ در ژاپن توانستند ذره ی پنج كواركی را كه جرمی معادل ۱.۵GeV داشت را آشكار كنند به اینصورت كه یك پرتو لیزری را از یك پرتو الكترون های شتاب گرفته در یك سینكروترون با انرژی ۸GeV پراكنده كردند. فوتونهای پراكنده شده ی كه اشعه ی گاما ی بسیار قدرتمند هستند به یك هدف ِ ساكن از جنس كربن ۱۲ برخورد كردند و از برخورد گاما با یك نوترون در هسته ی كربن یك نوترون، یك ذره ی مزون بنام كاؤون مثبت K+ و یك كاؤون منفی K- خلق می شوند. اما آشكارسازهای پر قدرتی ردیابی ذرات دیگری را هم دنبال كردند.
نهایتا مشاهده شد كه K+ و نوترون مشاهده شده حاصل از تلاشی ذره ای پنج كواركی و بسیار كم عمر است كه بوجود می آید. این ذره ی آمیخته (amalgamated particle) یا تشدیدی (resonence) سه كوارك نوترون یعنی «پایین»، «پایین» و «بالا» را دارد و دو كوارك K+ یعنی كوارك «بالا» و «پاد شگفت». علت ادعای بوجود آمدن ِ این ذره وجود داشتن ِ یك قله در نمودار ِ جرمهای از دست رفته ی منتج از ذرات ِ K- مشاهده شده در آزمایش است.
اشعه ی گاما به هسته برخورد می كند. با نوترون واكنش می كند و K- ، پروتون و ذرات دیگری بوجود می آورد اما جرم جدیدی هم بنام پنج كواركی بوجود می آورد كه بمدت ۲۰-^۱۰ ثانیه دوام دارد و بعد به نوترون و K+ واپاشی می كند
دستگاه لِپس (Laser-Electron Photon Facility) در ماشین ِ SPring-۸ این اوج ِ ناگهانی در نمودار را در جرم ۱۵۴۰MeV مشاهده كرد كه عدم قطعیت ِ آن ۱۰MeV است. این عدم قطعیت می گوید كه این رقم نمی تواند یك افت و خیز معمولی باشد و باید ذره ای بوجود آمده باشد كه مدتی دو تا از ذزات نهایی واكنش را (k+ و نوترون) در خود نگه می دارد.
با این كار دكتر تاكاشی ناكانو و همكارانش (تماس بگیرید با [e-mail] ) ادعای كشف ِ ذره ی پنج كواركی را چاپ كردند. (مراجعه كنید به Physical Review Letters, ۴ July ۲۰۰۳)
به زودی تأییدی بر این ادعا ظاهر شد. یك تیم از فیزیكدانهای آمریكایی به سرپرستی كن هیكس Jen Hicks از دانشگاه اوهایو (تماس بگیرید با: [e-mail], ۷۴۰-۵۹۳-۱۹۸۱ ) كه در برخورد دهنده ی CLAS در شتابدهنده ی ملی توماس جفرسن كار می كردند شاهدی بر پنج كواركی ها یافتند. آنها نیز یك پرتو فوتون (كه هر فوتون از اصابت كردن باریكه ای از الكترون شتابدار در آزمایشگاه جفرسن با یك هدف بوجود آمده تا انرژی فوتون های پراكنده شده ی ناشی از این برخورد دقیقا اندازه گیری شود) را در حد انرژی اشعه ی گاما را به یك هسته ی دوترون برخورد داردند و آشكارسازها توانستند پنج كواركی ِ نوترون-كاؤون (+nK) را آشكار كنند. استپان استپانیان Stepan Stepanyan (تماس بگیرید با: [e-mail], ۷۵۷-۲۶۹-۷۱۹۶) گزارش داد كه جرم این پنج كواركی را ۱.۵۴۲GeV یافته اند با عدم قطعیت ۵MeV روی اندازه گیری فوق. این نتیجه با نتیجه ی قبلی گروه SPring-۸ در ژاپن در تطبیق است.
همچنین شتابدهنده ی دی زی DESY در آلمان هم پنج كواركی را تأیید كرد. حال كه ذره ی پنج كواركی قطعا وجود دارد احتمالا فعالیتهای زیادی در جهت ِ بررسی خانواده ی جدید صورت می گیرد.

منبع : شبکه فیزیک هوپا