"O pentaquark não é qualquer nova partícula", disse o porta-voz LHCb Guy Wilkinson. "Ela representa uma forma de agregar quarks, nomeadamente os constituintes fundamentais da prótons e nêutrons normais, em um padrão que nunca foi observado antes em mais de cinquenta anos de pesquisas experimentais. Estudando suas propriedades podem nos permitir entender melhor como a matéria comum, os prótons e nêutrons a partir do qual estamos todos feitos, é constituído. "
Hoje, o experimento LHCb no CERN do Large Hadron Collider relatou a descoberta de uma classe de partículas conhecidas como pentaquarks. A colaboração apresentou um artigo que apresenta estes resultados à revista Physical Review Letters.
A nossa compreensão da estrutura da matéria foi revolucionada em 1964, quando o físico americano, Murray Gell-Mann, propôs que uma categoria de partículas conhecidas como bárions, que inclui prótons e nêutrons, são compostos de três objetos fractionally carregadas, chamadas quarks, e que outra categoria , mésons, são formados de pares quark-antiquark. Gell-Mann recebeu o Prêmio Nobel de Física por este trabalho em 1969.
Este modelo quark mostrado acima também permite a existência de outros estados quark compostas, tais como pentaquarks compostas por quatro quarks e um antiquark. Até agora, porém, nenhuma evidência conclusiva para pentaquarks tinha sido visto.
A ilustração abaixo mostra o possível layout dos quarks em uma partícula pentaquark como os descobertos no LHCb. Os cinco quarks pode ser firmemente ligado (à esquerda). Eles também podem ser montados em um méson (um quark e um antiquark) e um baryon (três quarks), fracamente ligadas entre si.
LHCb pesquisadores olharam para os estados pentaquark examinando a decadência de um baryon conhecido como Λb (Lambda b) em três outras partículas, a J / ψ- (J-psi), um próton e um kaon cobrado. Estudando o espectro de massas do J / ψ e protões revelou que o estados intermédios eram por vezes envolvidos na sua produção. Estes foram nomeados Pc (4450) e + Pc (4380) +, o primeiro sendo claramente visível como um pico nos dados, com o último sendo necessária para descrever os dados completamente.
"Beneficiando do grande conjunto de dados fornecido pelo LHC, eo excelente precisão do nosso detector, examinamos todas as possibilidades para estes sinais, e concluir que eles só podem ser explicadas por estados pentaquark", diz o físico LHCb Tomasz Skwarnicki da Universidade de Syracuse .
"Mais precisamente os estados deve ser formado por dois quarks up, um quark para baixo, um quark e um anti-quark encanto."
Experiências anteriores que procurou pentaquarks provaram inconclusivas. Quando o experimento LHCb é diferente é que ele tem sido capaz de olhar para pentaquarks de muitas perspectivas, com todos apontando para a mesma conclusão. É como se as pesquisas anteriores estava procurando silhuetas no escuro, enquanto LHCb conduziu a busca com as luzes acesas, e de todos os ângulos. O próximo passo na análise será estudar a forma como os quarks estão unidos dentro dos pentaquarks.
"Os quarks poderiam ser fortemente ligado", disse Zhang Liming LHCb físico da Universidade de Tsinghua, "ou poderiam ser limitadas frouxamente em uma espécie de molécula méson-baryon, em que o méson e baryon sentir uma força forte residual semelhante à ligação prótons e nêutrons para formar núcleos ".
Serão necessários mais estudos para distinguir entre estas possibilidades, e ver o que mais pentaquarks pode nos ensinar. Os novos dados que LHCb irá recolher no prazo LHC 2 permitirá realizar progressos sobre estas questões.
O Galaxy diário via CERN / Colaboração LHCb
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