Молодий фізик зі США Нейтон Джурік (Nathan Jurik) у європейському дослідницькому центрі CERN (Європейській організації з ядерних досліджень) відкрив дві нові частинки, відомі як пентакварки. Аспірант з приватного університету в місті Сірак'юс у штаті Нью-Йорк з ініціативи свого наукового керівника був залучений до роботи з великим андронним колайдером. Отримав доволі нецікаве завдання: відслідковувати джерело небажаного шуму в певних сигналах вимірювання – робота, орієнтована радше на якість сервісу. Але при цьому він натрапив на несподівані сигнали, які зрештою виявилися доказом існування пентакварків.
1964 р. фізик Маррі Гелл-Ман (Murray Gell-Mann) передбачив існування кварків. За це досягнення 1969 року – після експериментального доведення – його нагородили Нобелівською премією.
Це – віха в фізиці елементарних частинок, адже впродовж минулих десятиліть чимало науковців шукали пентакварки, але дотепер – безрезультатно. Певно, й у фізиці діє життєва мудрість: не шукай надто завзято те, що хочеш знайти. А Нейтон Джурік дуже тішиться, адже тепер його дисертація буде значно цікавішою, ніж виглядало з самого початку.
Кварки – базові частинки, з яких складається матерія. Всі атомні ядра мають позитивно заряджений протон і незаряджений нейтрон. Обоє частинки, в свою чергу, складаються з трьох різних кварків. Без кварків не було би світу такого, яким ми його знаємо.
Проте це було відомо вже впродовж десятиліть. 1964 р. фізик Маррі Гелл-Ман (Murray Gell-Mann) передбачив існування кварків. За це досягнення 1969 року – після експериментального доведення – його нагородили Нобелівською премією.
Назву «кварк» запропонував сам Гелл-Ман. Його надихнули рядки «Три кварки для Мюстера Марка» («Three quarks for Muster Mark») з роману «Поминки за Фінеганом» Джеймса Джойса. Ймовірно, малося на увазі три пива. Але, незалежно від Гелл-Мана, в той же час інший американський фізик Джордж Цвейг (George Zweig) повідомив про існування кварків.
Крім комбінації з трьох кварків у протоні й нейтроні, Гелл-Ман вважав імовірними й інакші поєднання частинок. Згідно з його припущенням, так звані піони мусили б складатися з двох кварків. І це за якийсь час підтвердили експериментально.
Впродовж минулого року на CERN виявили тетракварк, до складу якого входить 4 частинки. Згідно з теорією, можливими були й поєднання з 5 кварків. На цей пентакварк полювало чимало дослідників. 2003 р. здавалося, що пошукам поклали край: американські та японські фізики одночасно і незалежно одне від одного повідомляли: вони натрапили на пентакварк. «Це – рубіж у фізиці», – коментував тоді експерт Франк Вільчек (Frank Wilczek) з Массачусетського Інституту технологій в Бостоні.
Зазвичай, якщо багато груп науковців самостійно доходять до однакового висновку – це надійний індикатор достовірності фізичного відкриття. У випадку з пентакварком за короткий час 9 команд учених повідомили: ми виявили поєднання з 5 кварків. Проте вимірювання, здійсненні впродовж наступних років, засвідчили: серед неймовірної кількості даних науковці, напевно, побачили фата-моргану. Розібратися в цьому взялися психологи. Й дійшли висновку: кожен хотів скуштувати успіху, й коли всі це бачили, тоді самому вдавалося щось розгледіти. Про цілеспрямоване фальшування мова не йде.
Чи зараз можна вірити повідомленням про перше успішне доведення існування пентакварка, які надходять із ЦЕРН? Задекларовані дані свідчать про настільки високу статистичну значущість, достовірність якої межує з впевненістю. Отже, науковці нарешті можуть розкорковувати шампанське. А молодий студент впевнено його вип’є в колі потенційних нобелівських лауреатів.
Зараз існує 6 різних типів кварків: нижній, верхній, дивний і чарівний, правдивий і красивий (Down, Up, Charm, Strange, Top, Bottom). Фізики вже ламають голову, як назвати комбінацію з п’яти частинок. На днях вчені помітили дві з них: їх назвали Pc(4450)+ і Pc(4380)+. Вони відрізняються спіном, тобто моментом імпульсу частинки. Спін однієї частинки – 3/2, іншої – 5/2.
В обох випадках пентакварк складається з чотирьох кварків й одного антикварка. Можна сподіватися, що найближчим часом стануть відомими й інші види петракварків. Експерти підтверджують: теоретично, можливі частинки й з шести, і з більшою кількістю кварків. На разі не відомо, що би могло її обмежувати.
Norbert Lossau
Wie ein US-Student das Pentaquark entdeckte
welt.de, 15.07.15
Зреферувала Соломія Кривенко
16.07.2015