Tην επιβεβαίωση για την ύπαρξη ενός νέου, εξωτικού σωματιδίου ανακοίνωσαν χθες φυσικοί του πειράματος LHCb (Large Hadron Collider beauty) που λαμβάνει χώρα στο CERN της Ελβετίας.
Πρόκειται για το Ζ(4430), ένα σωματίδιο που αποτελείται από τέσσερα κουάρκ (tetraquark). Τα κουάρκ είναι τα στοιχειώδη σωματίδια που μαζί με τα ηλεκτρόνια συνθέτουν τη συνήθη ύλη και το παραδοσιακό μοντέλο για την περιγραφή τους επιτρέπει την ύπαρξη ζευγών κουάρκ και τριών κουάρκ. Ο τελευταίος μάλιστα είναι και ο συνδυασμός που ευθύνεται για την ύπαρξη των πρωτονίων και των νετρονίων στους πυρήνες των ατόμων.
Οποιαδήποτε σύζευξη περισσότερων από τριών κουάρκ σε ένα σωματίδιο ανήκει στην κατηγορία των εξωτικών αδρονίων, κάτι που δεν προβλέπεται από τα απλούστερα θεωρητικά μοντέλα για τα κουάρκ.
Η πρώτη ένδειξη για το Ζ(4430) είχε έρθει το 2008 από το πείραμα Belle Collaboration στην Ιαπωνία και στη συνέχεια ανακοινώθηκε με τη μορφή ανακάλυψης, αφού οι φυσικοί του πειράματος μέτρησαν την κατανομή μάζας τους με ακρίβεια 5.2 σίγμα (σιγουριά της τάξεως του 99.9999%).
Η ανάλυση από τα δεδομένα του πειράματος LHCb ήταν αρκετά πιο λεπτομερής. Σε 180 τρισεκατομμύρια συγκρούσεις πρωτονίων στον επιταχυντή LHC, το πείραμα κατέγραψε 25.000 διασπάσεις μεσονίων, οι οποίες επέτρεψαν στους φυσικούς να συνοδεύσουν την ανακάλυψή τους με τη συντριπτική ακρίβεια των 13.9 σίγμα, κάτι που μεταφράζεται σε απόκλιση από το 100% της τάξεως του 10-44.
Το LHCb επίσης προχώρησε και ένα βήμα παραπέρα σε σχέση με το πείραμα Belle, καταγράφοντας το σπιν και την ισοτιμία του σωματιδίου, δύο από τις κβαντικές του ιδιότητες με ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Το Ζ(4430) είναι το πρώτο τετρακουάρκ που παρατηρείται και αποτελείται πιθανότατα από ένα γοητευτικό, ένα αντί-γοητευτικό, ένα κάτω και ένα αντι-άνω κουάρκ.
Γνωρίζοντας πλέον πως υπάρχει τουλάχιστον ένα εξωτικό αδρόνιο, οι επιστήμονες έχουν κάθε λόγο να πιστεύουν πως υπάρχουν και άλλες αχαρτογράφητες περιοχές του υποατομικού κόσμου, με το δρόμο να μένει ανοικτός και για την ύπαρξη πιο σύνθετων συνδυασμών, όπως πεντακουάρκ κτλ.
Ίσως τελικά να είχε δίκιο ο Ιταλός φυσικός Ενρίκο Φέρμι, ο οποίος όταν τον είχε ρωτήσει o φοιτητής του Λέον Λέντερμαν για το όνομα ενός σωματιδίου τη δεκαετία του ’50, είχε δώσει την απάντηση «Νεαρέ, εάν μπορούσα να θυμηθώ τα ονόματα όλων αυτών των σωματιδίων, θα είχα γίνει βοτανολόγος».
