Univerzální tetrakvark. Kredit: CERN.

Jeden z detektorů Velkého hadronového urychlovače LHC v CERNu, experiment Large Hadron Collider Beauty (LHCb), si nedávno připsal pěkný úspěch. Poprvé na něm pozorovali velmi exotickou částici – tetrakvark, který tvoří čtyři půvabné (charm, čili „c“) kvarky. Takovou exotiku ještě nikdo neviděl. Částici vytěžili z dat detektoru LHCb, která pocházejí z let 2009 až 2013 a 2015 až 2018.

Giovanni Passaleva. Kredit: CERN.

Podle fyziků jde zřejmě o prvního zástupce doposud nepozorované skupiny částic. Tento objev by měl přispět k lepšímu pochopení kvarků a jejich spojování do větších částic, jako jsou hadrony, včetně protonů a neutronů. Kvarky se obvykle spojují po dvou nebo po třech. Vědci před časem předpověděli existenci tetra- a pentakvarků, z nichž pak několik na výkonných experimentech, včetně LHCb v CERNu, skutečně objevili.

Takové exotické částice jsou pro fyziky zajímavými „laboratorními potkany“, protože se na nich dá dobře studovat silná jaderná interakce, čili jedna ze základních fyzikálních sil, která je zodpovědná za svázání protonů a neutronů do atomového jádra. Výzkum silné interakce by mimo jiné mohl přinést stopy toužebně očekávané nové fyziky.

Experiment LHCb. Kredit: CERN.

Jak trefně říká Giovanni Passaleva, mluvčí početného týmu LHCb Collaboration, který zahrnuje více než 1400 odborníků z 19 zemí, částice tvořené čtyřmi kvarky jsou vždycky exotické. Jejich nový úlovek je ale exotika na druhou. Jde o první pozorovaný tetrakvark, který tvoří čtyři těžké kvarky stejného typu – v tomto případě 2 půvabné kvarky plus 2 půvabné antikvarky. Podle Passalevy jsme zatím na LHCb a všech podobných experimentech doposud viděli jen tetrakvarky, které měly maximálně 2 těžké kvarky a nikdy neměly více než 2 kvarky stejného typu.

„Půvabný tetrakvark“ teď nejspíš čeká intenzivní výzkum. Studium podobných extrémních částic může důkladně prověřit stávající fyzikální teorie, v tomto případě především chování kvarků a jejich spojování do větších částic. Badatelé rovněž doufají, že by časem mohli objevit další částice této nově objevené exotické skupiny.

Video: Inside LHCb. CERN.

Literatura

University of Manchester 1. 7. 2020.

arXiv:2006.16957.