مصادم الهادرونات الكبير يؤكد رصد جسيم جديد مكون من خمسة كواركات

�بعد رحلة بحث دامت 50 عاما نشر فريق من الباحثين في تجربة LHCb (أحد التجارب الأساسية الأربعة في المصادم) بحثا يحوي تحليلاً لبيانات جمعت من فترة التشغيل الأولى الماضية قبل عامين لمصادم الهادرونات الكبير LHC. وقد أكد هذا التحليل وجود جسيم مكون من خمسة كوراكات* ( بينتا كوارك- pentaquark )، كان الفيزيائي موراي غيلمان Murry Gill-Man قد افترض وجوده ضمن نموذج الكواركات الذي وضعه عام 1964. وقد حاز موراي غليمان لاحقا على جائزة نوبل في الفيزياء بعد تأكد صحة نموذجه تجريبيا.

يفترض النموذج أن الكواركات تتجمع بطريقتين أساسيتين مشكلة الجسيمات المسمات هادرونات والتي تتألف إما من 3 كواركات (باريونات) كالبروتون والنيوترون مثلا أو من كوارك وكوارك مضاد (ميزونات) أما الجسيمات التي لا تخضع للتصنيف السابق ندعوها بالهادرونات الشاذة exotic Hadrons ولكنها تتواجد لفترة زمنية قصيرة جداً. نظرا لقصر هذه الفترة فإن الطريقة الوحيدة لدراستها تكون برصد تحللها. فمثلا تمت دراسة الجسيم الجديد برصد تحلله إلى جسيم يدعى J/ψ و بروتون ليجدوا أن كتله هذا الجسيم تقارب الـ 4380 ميغا إلكترون فولط . (الإلكترون فولط هي واحدة طاقة وفي فيزياء الجسيمات تعطى كتلة الجسيمات بمقدار الطاقة المكافئة لها حسب علاقة اينشتاين الطاقة = الكتلة× مربع سرعة الضوء).

بحث الفريق عن حالات البينتا كوارك بدراسة جسيم من فئة الباريونات يدعى Lambda b وتحلله إلى ثلاثة جسيمات أخرى : جسيم -J/ψ بالإضافة إلى بروتون وجسيم كاوون مشحون. بدراسة عدد هائل من حالات التحلل هذه وجد أنه في بعض الأحيان يتم ذلك التحلل عبر حالات وسيطة أولاً قبل أن تنتقل إلى حالة الجسيمات النهائية. وقد سمى الفريق هذه الحالات Pc(4450)+ و Pc(4380)+. وبفضل دقة كاشف الجسيمات المستخدم وكمية البيانات الهائلة المتوافرة تمكن الفريق من دراسة كل الاحتمالات التي يمكن أن تعطي هذه النتائج واستنتجو أن هذه الحالات الوسطية لابد أن تكون حالات مكونة من خمسة كواركات وفق النموذج الذي اقترحه غيلمان، أي حالات بينتا كوارك. ويقول الفيزياء Tomasz Skwarnicki أن هذه الحالات تحديداً لابدا أن تكون مكونة من كوارك سُفلي وكواركين عُلويين وكوارك فاتن وكوارك فاتن مضاد ( هناك ستة أنواع للكواركات ندعوها "نكهات" وهي: قمّي- قعري- عُلوي- سُفلي- فاتن- غريب). وبذلك وجد حقل جديد مفتوح للدراسة ضمن هذا المجال فالعلماء سيحاولون فهم الآليات الداخلية التي تتفاعل وفقها الكواركات ضمن البينتا كوارك. فقد تكون هذه الكواركات مترابطة بشكل قوي أو بشكل ضعيف وسيتطلب التمييز بين الحالتين المزيد م الدراسة.

ستقوم تجربة LHCb بجمع المزيد من البيانات وذلك خلال جولة التشغيل الثانية الحالية لمصادم الهاردونات الكبير. لذلك نتأمل أن يقوم ال LHC بكشف المزيد و المزيد من خفايا الطبيعة في الأشهر القادمة.

* مقالنا السابق عن الكواركات : هنا

المصدر

هنا

هنا

البحث المنشور:

هنا