Томаш Скварницький, професор фізики Сіракузького університету, відкрив нову інформацію про клас частинок, званих пентакварками. Його відкриття можуть призвести до нового розуміння структури матерії у всесвіті.
За сприяння Лімінга Чжана, доцента Університету Цинхуа в Пекіні, Скварницький проаналізував дані експерименту LHCb на Великому адронному колайдері (БАК) в ЦЕРН, Швейцарії. Фізик-експериментатор виявив докази існування трьох невідомих пентакварків, кожен з яких розділений на дві частини.
"Досі ми думали, що пентакварк складається з п'яти елементарних частинок (званих кварками), які злиплися воєдино. Наші результати доводять протилежне ", - говорить Скварницький, член Американського фізичного товариства.
Вчений є частиною команди дослідників, у тому числі членів Сіракузької групи з фізики високих енергій (HEP), що вивчає фундаментальні частинки і сили у Всесвіті. Велика частина їх роботи проводиться в лабораторії CERN, Великий адронний колайдер якої є найбільшим і найпотужнішим детектором частинок у світі.
Саме всередині БАК протони стикаються разом при високих енергіях. Те, що знаходиться всередині частинок, допомагає вченим досліджувати фундаментальні таємниці всесвіту.
Вивчаючи зіткнення протонів у 2015-18 рр., Томаш Скварницький підтвердив існування субструктури в пентакварці. За його словами, це було тріо вузьких піків у кінематичних даних БАК. Кожен пік належить до певного пентакварка, а саме, до одного, розділеного на дві частини: баріон з трьома кварками і мезон з двома кварками.
Пік також передбачає резонанс, недовговічне явище під час розпаду частинки, при якому одна нестабільна частинка перетворюється на кілька інших. Резонанс виникає, коли протони (тип баріону) зустрічаються - або, точніше, ковзають один в одного - під час зіткнення БАК.
Унікальність кожного з цих трьох пентакварків полягає в тому, що їх маса трохи менше суми їх частин - в даному випадку маси баріону і мезону. «Пентакварк не розкладався в результаті звичайного, легкого процесу», - говорить Скварницький. «Замість цього він розпався, повільно і копітко переставляючи свої кварки, утворюючи вузький резонанс».
«Пентакварки, можливо, не відіграють значної ролі в матерії, з якої все складається, - каже він, - але їхнє існування може суттєво вплинути на наші моделі матерії, виявлені в інших частинах Всесвіту, таких як нейтронні зірки».