Vládnoucí Standardní model částicové fyziky zahrnuje šestici rozverných kvarků a jejich protějšky, antikvarky. Podle toho, co o nich víme, jsou kvarky jsou velice družné a nesnášejí izolaci. Vyskytují se ve složených částicích, zvaných hadrony. Dlouho jsme s jistotou znali jenom dvě skupiny dost odlišných hadronů. Tři kvarky dohromady tvoří baryon (například proton nebo neutron), jeden kvark a jeden antikvark zase mezon, jako je pion nebo kaon. V poslední době se ale ukazuje, že existují i exotičtější možnosti.
Na OSLU jsme se skoro přesně před rokem podivovali nad tetrakvarky. Týmy japonského experimentu Belle a čínského BES III nezávisle na sobě ohlásily částici Zc(3900), která se zřejmě skládá z půvabného (charm) kvarku, půvabného (charm) antikvarku, horního (up) kvarku a dolního (down) antikvarku. Po roce tu máme potvrzení existence další bizarní obludy částicové ZOO, dibaryonu, který by se měl skládat ze šesti kvarků libovolných vůní. Tyhle částice byly vlastně objeveny už v roce 2011, kdy je s heroickým úsilím vystopovalo více než 120 vědců z 8 zemí, v experimentech na urychlovači COSY (Cooler Synchrotron) centra Forschungszentrum Jülich. Pak ale ještě museli své výsledky potvrdit.
Průšvih byl v tom, že dotyčné experimenty nešlo zopakovat jinde. Přednost urychlovače COSY je ve spojení s univerzálním detektorem WASA, který do Jülichu přivezli v roce 2005 ze švédské Uppsaly. Právě spojení COSY a WASA dovoluje provádět velice přesná měření. Badatelům nezbylo nic jiného, než časem připravit nové experimenty na urychlovači COSY. A ty opět dopadly úspěšně.
Tým COSY potvrdil objev dibaryonu, který je, stejně jako tetrakvark, extrémně krátkověký. Není možné jej zachytit přímo, můžeme ale detekovat produkty jeho rozpadu. Badatelé ostřelovali protonový terč jádry těžkého vodíku (deuteria), tedy deuterony. Když ve srážkách protonů s deuterony vznikaly dibaryony, tak ovlivňovaly úhly drah částic, které se rozlétávaly od místa srážky do okolí. A to je možné změřit. Dibaryon má jinak velice jepičí život, existuje pouze 10 na mínus 23 sekundy a pak se rozpadne. Je to tak titěrný časový úsek, že za tu dobu světlo urazí vzdálenost odpovídající průměru jádra malého atomu. A světlo, to se nezakecá.
Ještě není úplně jasné, jestli šestice kvarků tvoří kompaktní objekt anebo jde spíše o hadronickou molekulu, tedy větší počet menších útvarů volněji spojených v jeden dibaryon. I kdyby ale platila druhá možnost, vazba mezi menšími útvary by byla mnohem silnější, než jaké jsou například vazby uvnitř atomového jádra. Časem bychom měli vědět víc. Vystopovaná částice zatím nese označení d*(2380) a není vyloučeno, že je jenom špičkou kvarkového ledovce. Mluvčí týmu COSY Heinz Clement z Univerzity v Tübingenu si pochvaluje, že potvrzení existence struktur ze šesti kvarků otevírá výhled na nové fyzikální fenomény.
Forschungszentrum Jülich. Kredit: THINK ING.
Literatura
Forschungszentrum Jülich News 23. 5. 2014, Physical Review Letters 112: 202301, Wikipedia (Quark, Dibaryon, Forschungszentrum Jülich).
.