Nezměrný Velký hadronový srážeč (LHC) v CERNu, chlouba evropské a samozřejmě i světové vědy, zůstane už asi navždy spojen s velkolepým pátráním po Higgsově bosonu. Jenže exotické částice nejsou jenom Higgsovy bosony. Jde o celý fantaskní svět, který jsme ještě určitě celý neobjevili. A vše nasvědčuje tomu, že Velký hadronový srážeč v tom i nadále bude hrát stěžejní roli. Právě dnes (14. července 2015) totiž vědci experimentu LHCb (nenápadné b znamená beauty, tedy „krása“, což jedna ze šesti příchutí kvarků) ohlásili velkolepý objev celé nové třídy částic – pentakvarků.
Jak si čtenáři OSLA jistě pamatují, v roce 2013 jsme jásali nad objevem tetrakvarků. Jistě si tedy dovedete představit, jakou radost máme z částice, která má ještě o jeden kvark navíc! Podle mluvčího experimentu LHCb navíc nejde jenom o objev nové částice. Pentakvark, to je podle něj nový způsob, jak se mohou uspořádat kvarky. Něco takového jsme prý zatím ještě neviděli za více než padesát let experimentů. A to přece stojí za oslavu.
Když americký fyzik Murray Gell-Mann přišel v roce 1964 s konceptem kvarků, k jejichž pojmenování ho inspiroval svým naprosto snovým románem Plačky nad Finneganem irský autor James Joyce, tak už tehdy jeho modely zahrnovaly stavy, v nichž by se spojilo celkem pět kvarků. Až doposud ale nikdo žádný přesvědčivý pentakvark na urychlovačích částic neobjevil.
Vědci experimentu LHCb hledali pentakvarkové stavy v rozpadech baryonu lambda b (což je hyperon) na celkem tři částice: J/psí (nebo též částice psí, což je mezon), proton a elektricky nabitý kaon (což je zase jiný typ mezonu). Když pečlivě analyzovali chování částic J/psí a protonů, tak objevili dva přechodné stavy, které pojmenovali Pc(4450)+ a Pc(4380)+. Podle člena týmu LHCb, fyzika Tomasze Skwarnicki ze Syracuse University, vědci využili ohromná data nasbíraná na Velkém hadronovém srážeči a také excelentní přesnost jejich LHCb detektoru a prověřili všechny reálné možnosti vysvětlení. Nakonec dospěli k názoru, že dotyčné pozorované stavy lze smysluplně vysvětlit jedině jako pentakvarky. Přesněji řečeno, tyto stavy zahrnují dva horní kvarky, jeden dolní kvark, jeden půvabný kvark a jeden půvabný antikvark.
Dřívější pokusy najít pentakvarky byly nepřesvědčivé. Experiment LHCb se od nich liší v tom, že v něm lze po pentakvarcích pátrat z vícero různých pohledů, z nichž lze dospět ke stejnému závěru. Dřív vědci hledali nezřetelné siluety v šeru, s LHCb ale pátrali po pentakvarcích, jako by byly na jevišti osvíceném ze všech stran. Potvrzení pentakvarků bude mít docela dalekosáhlé důsledky. Umožní zkoumat silnou atomovou sílu ve větším detailu, pomůže vysvětlit životní cykly hvězd i povahu neutronových hvězd.
Jak vlastně pentakvarky vypadají ještě není úplně jasné. Podle fyzika týmu LHCb Liminga Zhanga z Univerzity Tsinghua mohou být kvarky v pentakvarku vázané dost těsně anebo mohou být v podobě jen docela volně spojeného útvaru z mezonu a baryonu. To se ukáže až časem. I vědci experimentu LHCb se teď těší na nová data z opětovně spuštěného Velkého hadronového srážeče, která jim jistě umožní pokročit ve výzkumu pentakvarků.
LHCb - The Beauty Experiment
Literatura
CERN 14. 7. 2015, arXiv:1507.03414, wikipedia (Pentaquark).