Met behulp van de deeltjesversneller van CERN, de Large Hadron Collider, is een nieuw type deeltje gevonden dat een ‘vreemd pentaquark’ wordt genoemd. Het kan onderzoekers helpen de toestanden van exotische materie te ordenen, en uit te zoeken hoe fundamentele deeltjes aan elkaar kleven.
Onderzoekers van de Large Hadron Collider (LHC) van het deeltjeslaboratorium CERN in Zwitserland hebben een nieuw type deeltje ontdekt dat een ‘vreemd pentaquark’ wordt genoemd. Het vinden van exotische deeltjes zoals dit deeltje kan helpen uit te zoeken hoe hadronen – deeltjes zoals protonen en neutronen die zijn opgebouwd uit quarks – bij elkaar worden gehouden.
Exotische toestand
Pentaquarks bestaan uit vier quarks en één antiquark. Ze worden naar verwachting nergens in de natuur gevormd, waardoor ze buitengewoon zeldzaam zijn. ‘Normaal gesproken bestaan conventionele hadronen uit twee of drie quarks, dus dit is een exotische toestand’, zegt natuurkundige Elisabetta Spadaro Norella van de Universiteit van Milaan in Italië, die deel uitmaakte van het team dat het nieuwe deeltje heeft gevonden. ‘Er zijn tot nu toe maar heel weinig van dit soort toestanden waargenomen.’
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Dit specifieke deeltje verschilt van andere omdat het een ’strange’-quark bevat. Strange is een van de zes beschikbare quarksmaken. De onderzoekers vonden het door twee protonenbundels met extreem hoge energieën op elkaar te laten botsen, en de sporen van de deeltjes te volgen terwijl ze uit elkaar vielen.
Renaissance
Natuurkundigen hebben de afgelopen jaren ook verschillende nieuwe tetraquarks ontdekt, die bestaan uit vier quarks. ‘Het lijkt wel een renaissance van deze deeltjes, omdat we steeds meer gegevens verzamelen en complexere vervallen kunnen bestuderen’, zegt Norella.
Elke quark gedraagt zich net iets anders, dus het opbouwen van een catalogus van hadronen zou onderzoekers kunnen helpen om het fundamentele gedrag van de kleinste bouwstenen van materie te begrijpen. We weten bijvoorbeeld niet precies hoe ze allemaal aan elkaar plakken en zo de complexere deeltjes vormen waaruit de wereld om ons heen bestaat.
‘Het is echt belangrijk om deze exotische toestanden te bestuderen, omdat ze ons helpen te begrijpen hoe quarks zich in deeltjes aan elkaar hechten’, zegt Norella. Er zijn verschillende ideeën over hoe dit zou kunnen werken, maar we hebben nog niet genoeg gegevens om te bepalen welke de juiste is. Het vreemde pentaquark en zijn broertjes en zusjes kunnen daarbij helpen.
