Οι πυρηνικοί φυσικοί του Thomas Jefferson National Accelerator Facility εντόπισαν ενδείξεις για δύο απρόσμενες δομές που ενδέχεται να βοηθήσουν στην κατανόηση μιας μυστηριώδους οικογένειας υποατομικών σωματιδίων, γνωστής ως καταστάσεις XYZ.
Οι ερευνητές της συνεργασίας GlueX χρησιμοποίησαν δέσμη φωτονίων υψηλής ενέργειας που αλληλεπιδρά με πρωτόνια και εντόπισαν δύο νέες δομές. Η μία έχει μάζα περίπου 2,24 GeV και ονομάστηκε Y(2240), ενώ η δεύτερη, X(1830), αντιστοιχεί σε μάζα περίπου 1,82 GeV.
Οι παράξενες καταστάσεις XYZ
Τα αδρόνια αποτελούνται από κουάρκ που συγκρατούνται μεταξύ τους μέσω της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. Το αρχικό μοντέλο κουάρκ περιέγραφε τρεις τύπους, τα up, down και strange, ενώ αργότερα επεκτάθηκε σε έξι τύπους.
Ωστόσο, τις τελευταίες δεκαετίες έχουν ανακαλυφθεί σωματίδια που δεν ταιριάζουν εύκολα στην κλασική εικόνα ενός ζεύγους κουάρκ και αντικουάρκ. Αυτές οι εξωτικές καταστάσεις ονομάστηκαν XYZ.
Στην περιοχή των σωματιδίων που περιέχουν strange και antistrange κουάρκ βρίσκεται και η Y(2175), η οποία είχε παρατηρηθεί προηγουμένως σε πειράματα με ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια.
Η αναζήτηση αποκάλυψε κάτι διαφορετικό
Η ομάδα GlueX αναζήτησε την Y(2175) χρησιμοποιώντας μια διαφορετική διαδικασία, κατά την οποία φωτόνια υψηλής ενέργειας προσπίπτουν σε πρωτόνια. Αντί όμως να επιβεβαιώσει την αναμενόμενη κατάσταση, εντόπισε δύο άλλες δομές.
Η Y(2240) παρατηρήθηκε με στατιστική σημαντικότητα πέντε σίγμα, περίπου 99,9994%, ενώ η X(1830) έφτασε τα τρία σίγμα, περίπου 99,7%.
Τι κρύβεται μέσα στα νέα σωματίδια
Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη την ακριβή φύση των δύο καταστάσεων. Θα μπορούσαν να αποτελούν ασυνήθιστους συνδυασμούς κουάρκ, τετρακουάρκ ή ακόμη και υβριδικές καταστάσεις στις οποίες συμμετέχουν διεγερμένα γλουόνια, οι φορείς της ισχυρής δύναμης.
Τα νέα αποτελέσματα δίνουν στους θεωρητικούς φυσικούς νέα δεδομένα για να κατανοήσουν τη δομή της ύλης. Παράλληλα, η GlueX διαθέτει ακόμη πολύ μεγαλύτερο όγκο δεδομένων προς ανάλυση, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε περισσότερες ανακαλύψεις στην εξωτική φασματοσκοπία αδρονίων.
