Cercetătorii de la acceleratorul de particule Large Hadron Collider au făcut o descoperire de excepție

Descoperirea acestei noi forme de materie a fost realizată în cadrul experimentului LHCb, potrivit unui studiu publicat în Physical Review Letters. Specialiștii spun că studierea proprietăților penta-quarcului le permite să înțeleagă mai bine modul în care materia obișnuită – protonii și neutronii din care suntem toți formați – este constituită.

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

Materia este formată din molecule și moleculele din atomi care definesc elementele chimice, descoperite la sfârșitul secolului al XVIII-lea de Antoine Lavoisier. După descoperirea periodicității elementelor și 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 și masiv în jurul căruia oscilează electronii. Ulterior, savanții au descoperit că nucleul atomic este divizibil și conține nucleoni – protoni și neutroni -, iar apoi s-a prezis că nucleonii sunt la rândul lor compuși din „quarcuri”, particule indivizibile, elementare, precum electronii.

Descoperirea penta-quarcului este similară ca importanță descoperirii bosonului lui Higgs, o altă particulă subatomică, în 2012. Atunci, într-o reușită științifică extraordinară, cercetătorii de la CERN (Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară) au anunțat că au descoperit o nouă particulă subatomică, un element de bază aflat la temelia Universului, care s-a dovedit a fi celebrul boson imaginat și 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.

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

În ceea ce privește penta-quarcul, Mann și Zweig au propus în anii 1960 o teorie potrivit căreia existența particulelor cunoscute sub numele de barioni (formați din trei quarcuri, cum sunt protonul și neutronul) și mezoni (formați din două quarkuri) ar putea fi explicată mai bine dacă s-ar lua în considerare faptul că, la rândul lor, aceștia ar fi compuși 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 și un anti-quarc, o antiparticulă.

La mijlocul anilor 2000, mai multe echipe de cercetători au susținut 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 posibilitățile pentru aceste semnale și 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 existența penta-quarcului.

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 constituenții fundamentali ai protonilor și 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 savanții speră că vor rezolva astfel misterul materiei întunecate. Speranțele oamenilor de știință legate de reluarea coliziunilor de particule vizează descifrarea tuturor principiilor de funcționare ale Modelului Standard, dar și realizarea unor noi descoperiri într-un domeniu inovator, denumit „Noua fizică”. Studiile vizează și găsirea materiei întunecate, care reprezintă până la 96% din masa Universului și poate fi detectată doar prin influența pe care o are asupra materiei vizibile din jurul ei, dar și demonstrarea teoriei supersimetriei.