ფიზიკოსთა თქმით, ცერნის დიდი ადრონული კოლაიდერის ექსპერიმენტის მონაცემებში აღმოაჩინეს მტკიცებულება კვარკების 3 სხვადასხვა, აქამდე არნახული კომბინაციის არსებობაზე. ნაწილაკების მსოფლიოში უდიდესმა ამაჩქარებელმა ახლახან დაიწყო მაღალენერგიული ექსპერიმენტების ახალი ტალღა.

სამი ახალი ეგზოტიკური ტიპის ნაწილაკი — რომელთა შორისაა 2 ოთხკვარკიანი კომბინაცია ანუ ტეტრაკვარკები და 1 ხუთკვარკიანი ნაწილაკი პენტაკვარკი — სრულიად თავსებადია ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტულ მოდელთან, რომელიც რამდენიმე ათწლეულის წინ ჩამოყალიბდა და ატომების სტრუქტურას აღწერს.

ამის მიუხედავად, მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ დიდი ადრონული კოლაიდერის მიმდინარე ექსპერიმენტები მოიპოვებს მტკიცებულებას სტანდარტული მოდელის მიღმა არსებულ მოვლენებზე, რათა შეძლონ ისეთი იდუმალი ფენომენების ახსნა, როგორიცაა ბნელი მატერია. ასეთი მტკიცებულება შეიძლება მიანიშნებდეს სუბატომური ნაწილაკების ახალი ჯგუფის ან სულაც სამყაროს დამატებითი განზომილებების არსებობაზე.

საფრანგეთ-შვეიცარიის საზღვარზე მდებარე ცერნის ლაბორატორიის დიდი ადრონული კოლაიდერი 3 წლის განმავლობაში უმოქმედოდ იყო, რადგან მისი სისტემების განახლება მიმდინარეობდა უპრეცენდენტო დონის ენერგიებზე ექსპერიმენტების ჩასატარებლად. პაუზა აპრილში დასრულდა და მას შემდეგ ფიზიკოსები და ინჟინრები მეცნიერული საქმიანობის გაგრძელებისთვის ემზადებოდნენ.

ცერნის თანამშრომლებმა ენთუზიაზმით დაიწყეს მონაცემების შეგროვებისა და ანალიზის მესამე ეტაპი.

„ეს მაგიური მომენტია“, განაცხადა ცერნის გენერალურმა დირექტორმა ფაბიოლა ჯანოტიმ. „ნაწილაკები დავაჯახეთ უპრეცენდენტო ენერგიაზე, 13.6 ტერაელექტრონვოლტზე, და ეს ცერნში კვლევის ახალი ეტაპის დასაწყისია“.

ჯანოტიმ აღნიშნა, რომ კოლაიდერზე მომუშავე მეცნიერების მოლოდინით, მესამე ეტაპზე იმდენივე მონაცემი შეგროვდება, რამდენიც წინა ორი ეტაპის განმავლობაში, რაც 13 წელი გრძელდებოდა. „ეს, ცხადია, გაზრდის სამყაროს ფუნდამენტური კანონების აღმოჩენებისა და სწორი წარმოდგენის შექმნის ალბათობას“.

ექსპერიმენტების მესამე ეტაპზე ზეგამტარი მაგნიტების 27 კმ სიგრძის რგოლი და ნაწილაკების დეტექტორები უწყვეტ რეჟიმში იმუშავებენ თითქმის 4 წლის განმავლობაში.

მესამე ეტაპი დიდი ადრონული კოლაიდერით გაკეთებული უდიდესი აღმოჩენიდან 10 წლისა და 1 დღის შემდეგ დაიწყო – 2012 წლის 4 ივლისს მეცნიერება განაცხადეს ჰიგსის ბოზონის არსებობაზე. ეს გახლავთ სუბატომური ნაწილაკი, რომელიც მასის არსებობას ხსნის.

სამი ახალი ნაწილაკი, რომელთა შესახებ ცერნმა ახლახან განაცხადა, ჰიგსის ბოზონის დონის აღმოჩენა არ გახლავთ. თუმცა მათი აღმოჩენა ადასტურებს, რომ კოლაიდერმა კარგი ტემპით დაიწყო მუშაობა და წინ გველის სამყაროს აქამდე უცნობი საშენი მასალის აღმოჩენა.

დიდი ადრონული კოლაიდერი პროტონებს სინათლის სიჩქარემდე აახლოებს და ერთმანეთს აჯახებს, რათა ადრონებად წოდებული კვარკების კომბინაციები გამოიკვლიონ.

„რაც მეტ ანალიზს ვატარებთ, მით მეტ ეგზოტიკურ ადრონს ვპოულობთ“, ამბობს კოლაიდერის ერთ-ერთი დეტექტორის, LHCb-ის ფიზიკის კოორდინატორი, ნილს ტიუნინგი. „ჩვენ მომსწრე ვართ 1950-იანი წლების მსგავსი აღმოჩენების პერიოდისა, როცა ადრონების «ნაწილაკების ზოოპარკი» აღმოაჩინეს და შედეგად 1960-იანებში ადრონების კვარკული მოდელი ჩამოყალიბდა. ჩვენ «ნაწილაკების ზოოპარკი 2.0-ს» ვქმნით“.

LHCb-ის წარმომადგენელი კრის პარკსი აღნიშნავს, რომ კვარკების ახალი კომბინაციების შესწავლა „თეორეტიკოსებს დაეხმარება, შექმნან ეგზოტიკური ადრონების ერთიანი მოდელი, რომელთა ზუსტი ბუნება მეტწილად უცნობია“.

ადრონთა უმეტესობა ასეთი ეგზოტიკური არ არის. მაგალითად, პროტონები და ნეიტრონები 3 კვარკისგან შედგებიან. პიონები ორკვარკიანი კომბინაციები არიან.

4-კვარკიანი და 5-კვარკიანი კომბინაციები ბევრად უფრო იშვიათია. მიჩნეულია, რომ მათი არსებობა დროის უმცირეს პერიოდში გრძელდება და მაშინვე გარდაიქმნებიან სხვა ტიპის ნაწილაკებად.

კვარკების 6 სხვადასხვა „არომატი“ (სახეობა) არსებობს: ზედა და ქვედა, ტოპი და ბოტომი (ასევე ეწოდებათ „ჭეშმარიტი“ და „ლამაზი“), მომხიბლავი და უცნაური. LHCb-ის გუნდმა გააანალიზა უარყოფითად დამუხტული ბი-მეზონების დაშლა და აღმოაჩინა პენტაკვარკის არსებობის მტკიცებულება, რომელიც შედგება მომხიბლავი კვარკისა და მომხიბლავი ანტიკვარკისგან, ასევე ზედა, ქვედა და უცნაური კვარკებისგან. ეს გახლავთ პირველი პენტაკვარკი, რომელიც უცნაურ კვარკსაც შეიცავს.

ორი ახლად აღმოჩენილი ერთნაირი ტეტრაკვარკის შემადგენლობაში შედის 4 სხვადასხვა კვარკის „ორმაგად ელექტრულად დამუხტული“ კომბინაცია: მომხიბლავი კვარკი, უცნაური ანტიკვარკი, ზედა კვარკი და ქვედა ანტიკვარკი.

ამ ორ ტეტრაკვარკთან ერთად შენიშნეს მათი ნეიტრალური ექვივალენტი, რომელსაც აქვს მომხიბლავი კვარკი, უცნაური ანტიკვარკი, ზედა ანტიკვარკი და ქვედა კვარკი. ცერნის განცხადებით, ეს პირველი შემთხვევაა, როცა ტეტრაკვარკების წყვილი ერთად დაფიქსირდა.

ზოგიერთი თეორიული მოდელი ეგზოტიკურ ადრონებს წარმოადგენს, როგორც მჭიდროდ დაკავშირებული კვარკების ერთიანობას. სხვა მოდელებში ისინი წარმოდგენილია ერთმანეთთან მსუბუქ ბმაში მყოფი სტანდარტული ადრონების წყვილის სახით, მსგავსად მოლეკულებში გაერთიანებული ატომებისა.

„მხოლოდ დრო და ეგზოტიკური ადრონების მეტი კვლევა გაგვცემს პასუხს კითხვაზე, ერთიანია ეს ნაწილაკები თუ არა“, აცხადებს ცერნი.

ტეტრაკვარკებისა და პენტაკვარკების არსებობა თეორეტიკოსებმა ჩვეულებრივ ადრონებთან ერთად იწინასწარმეტყველეს დაახლოებით 60 წლის წინ, თუმცა მათი აღმოჩენა მხოლოდ ბოლო 20 წელში გახდა შესაძლებელი LHCb-ისა და სხვა ექსპერიმენტების წყალობით. ახალი ნაწილაკების შესწავლა ფიზიკოსებს დაეხმარება, უკეთ გაიგონ, როგორ უკავშირდებიან ერთმანეთს კვარკები რთულ ნაწილაკებში.

წყარო: CERN, Universe Today