A 13,8 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezett ősrobbanás idején rengeteg fontos esemény zajlott le mindössze néhány perc alatt, olyan események, amelyek megalapozták az univerzum építőköveinek struktúráját és létrehozták az általunk is ismert részecskéket. Az első pillanatokban, a másodperc tört része alatt kialakultak a kvarkok és elektronok, később (a másodperc milliomod részével később) a kvarkok elkezdtek nagyobb egységekké összeállni és megszülettek az első protonok és neutronok. Ezekben a kezdeti időkben még sok olyan egzotikus részecske formálódott a forró és sűrű közegben, melyek aztán eltűntek, hogy átadják a helyüket a többi, stabilabb és hosszabb életű egységnek, az ilyen speciális felépítésű részecskék szerkezetét azóta csak papíron, hipotézisek formájában tudják leírni a kutatók, a megfigyelésük ritka sikernek számít.

Ezekre a felfedezésekre a részecskegyorsító létesítményekben kerül sor, ahol a rendkívüli sebességgel ütköző elemek olyan jelenségeket eredményeznek, melyek teljesen új megvilágításba helyezhetik a fizika törvényeit és régen megjósolt elemek, mint például a Higgs-Bozon létezését bizonyítják. Ilyen különleges felépítésű egységek a tetrakvarkok is, amelyek a szokásos két vagy három kvarkos struktúra helyett (a kvark-antikvark párost mezonnak, a három kvarkosat barionnak hívják) négyből állnak, és első ízben nem is olyan régen, 2003-ban sikerült megfigyelni az első képviselőjüket a japán Belle-kísérlet során. Ezt a jelöltet X(3872)-nek nevezték el, majd 2000-ben bejelentették a Z(4433) megfigyelését is, miközben nem csak a Belle-kísérlet, hanem a Fermilab kutatásai is eredményre vezettek és 2004-ben az ott dolgozó tudósok is bemutatták a maguk jelöltjét, a DsJ(2632)-t.

A négy, illetve öt kvarkos hadronok felfedezései azóta megsokasodtak, többek között a Nagy-Hadronütköztetőben zajló folyamatos kísérleteknek köszönhetően is, ahol az ütközések dokumentálását átfésülve egy-egy eredményre sokszor évekkel később sikerül ráakadni. Ez történt a mostani esetben is, mikor egy kutatócsapat az adatok utólagos elemzésével felfedezte egy olyan tetrakvark pillanatnyi felvillanását, amely az eddigiektől jelentősen eltérő struktúrával rendelkezett. A Tcc+ részecske, ahogy az elnevezése is sugallja, dupla bájos (duble-charm) tetrakvark és ami a különlegességét adja az az építőelemeinek kötődési metódusa, azok ugyanis egyenletesen rendeződnek el, a szokásos páros kötődés helyett.

Emiatt ez a hadron egy teljesen új elemnek tekinthető

és a trilliomod másodperces létezése utat nyit a kutatók számára, hogy az erős kölcsönhatás működését megfigyeljék és az erről szóló hipotéziseket teszteljék.

A Nagy-Hadronütköztető kísérletei által felfedezett hadronok száma ezzel 62-re emelkedett, de egyelőre nem lehet tudni, hány és hány egzotikus részecske keletkezett már az ütközések során, melyek szempillantásnyi életének bizonyítéka ott rejtőzik valahol a dokumentáció között, arra várva, hogy valaki végre ráleljen egy alaposabb elemzés segítségével. A kutatók elsősorban egy olyan tetrakvark megjelenésére várnak, amely bomlása során a gyenge kölcsönhatás jeleit mutatja, mivel egy ilyen, Tbb (két bottom kvarkot tartalmazó) egység valószínűleg sokkal hosszabb életű és így még jobban megfigyelhető hadron lehetne.

Az új tetrakvark részecskét Európai Fizikai Társaság konferenciáján (European Physical Society conference on high energy physics 2021) mutatta be július 29-én Ivan Polyakov, a New York-i Syracuse Egyetem fizikusa.

(Nature, Livescience Fotó: Getty Images/koto_feja)

További cikkek a témában:

Magyar és svéd kutatók módszerével bizonyították az Odderon részecske létezését A rendkívül tünékeny részecske kimutatására negyvennyolc évet kellett várni: a felfedezés új fejezetet nyithat az erős kölcsönhatás vizsgálatában.
Az antianyag nyomában - megmérték a legkisebb különbséget két részecske tömege között, hogy fény derüljön az antianyag rejtélyére Az antianyag 1928-as első leírása óta nem sikerült magyarázatot találni arra a kérdésre, hogy hogyan lehetséges, hogy sokkal több anyag van az univerzumban, mint antianyag, de a bájos kvarkok mérései egy lépést jelenthetnek a rejtély megoldása felé.
A CERN merész húzással 23 milliárd eurós szuper-ütköztetőt készítene A CERN korunk egyik igazi csodája, és az Európai Részecskefizikai Laboratórium most új eszközt építhet, hogy feltárják a Higgs bozon titkait, bár még nincs meg hozzá a szükséges anyagi fedezet. A CERN mindazonáltal 2 napja jelentős lépést tett a 100 kilométeres kör alakú szuper-ütköztető megépítése felé, hogy tovább tágítsák a nagy energiájú fizika határait.