Πυρηνικοί φυσικοί στο Εθνικό Επιταχυντικό Εργαστήριο Thomas Jefferson των ΗΠΑ ανακάλυψαν ενδείξεις για δύο αδικαιολόγητες δομές υποατομικών σωματιδίων. Τα ευρήματα αυτά, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό «Physical Review Letters» από τη συνεργασία GlueX, ενδέχεται να προσφέρουν νέες αλληλουχίες στην κατανόηση των λεγόμενων καταστάσεων «XYZ». Πρόκειται για εξωτικά σωματίδια που δεν προσαρμόζονται εύκολα στο καθιερωμένο μοντέλο των κουάρκ.
Ο ζωολογικός κήπος των σωματιδίων
Από τη δεκαετία του 1950, οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει πλήθος αδρονίων, δηλαδή σύνθετων συστημάτων που συγκρατούνται από την ισχυρή πυρηνική δύναμη. Με την πάροδο των δεκαετιών και την εξέλιξη των επιταχυντών, άρχισαν να καταγράφονται σήματα νέων αδρονίων με ασυνήθιστες κβαντικές ιδιότητες.
Επειδή η ανακάλυψη αυτών των σωματιδίων γινόταν με ταχύτερους ρυθμούς από τη δυνατότητα ονοματοδοσίας τους, επικράτησε ο όρος καταστάσεις «XYZ». Οι επιστήμονες προσπαθούν έκτοτε να ταξινομήσουν αυτά τα πολύπλοκα συστήματα.
Η αναζήτηση και τα νέα ευρήματα
Η ομάδα GlueX χρησιμοποίησε μια δέσμη φωτονίων υψηλής ενέργειας που αλληλεπιδρούσε με στόχο πρωτονίων, αναζητώντας την επιβεβαίωση της παρουσίας του σωματιδίου «Y(2175)». Αντί για το αναμενόμενο σωματίδιο, η πειραματική διάταξη αποκάλυψε δύο νέες δομές με παραπλήσιες μάζες.
Η πρώτη δομή ονομάστηκε «Y(2240)» με μάζα περίπου 2,24 GeV, ενώ η δεύτερη έλαβε την ονομασία «X(1830)» με μάζα κοντά στα 1,82 GeV. Η ανακάλυψη αυτή έγινε μέσω μιας διαφορετικής φυσικής διαδικασίας, ανοίγοντας νέες κατευθύνσεις στην έρευνα.
Προοπτικές για τη θεωρητική φυσική
Η καταγραφή του «Y(2240)» επιτεύχθηκε με εξαιρετικά υψηλό επίπεδο στατιστικής βεβαιότητας, γεγονός που καθιστά το αποτέλεσμα αδιαμφισβήτητο. Πλέον, το βάρος πέφτει στους θεωρητικούς φυσικούς, οι οποίοι καλούνται να ερμηνεύσουν τις νέες δομές.
Τα ευρήματα αυτά ενδέχεται να αντιπροσωπεύουν υβριδικές καταστάσεις, τετραDirectory κουάρκ ή μοριακούς συνδυασμούς άλλων σωματιδίων. Η έρευνα αυτή αποτελεί την αφετηρία για μια σειρά νέων μετρήσεων στο εργαστήριο.