FYSICI ONTDEKKEN DEELTJE BESTAANDE UIT VIJF QUARKS

advertisement
FYSICI ONTDEKKEN DEELTJE BESTAANDE UIT VIJF QUARKS
NRC, 5 juli 2003
Twee teams van natuurkundigen hebben beide een deeltje ontdekt dat is opgebouwd uit vijf quarks. Quarks
behoren tot de elementaire bouwstenen van de materie.
Tot nu toe waren alleen combinaties van twee quarks (mesonen) en drie quarks (protonen, neutronen) bekend. Dit
pentaquark zou weI eens de eerste vertegenwoordiger kunnen zijn van een nieuwe tak in de familie van elementaire
deeltjes. Een Japanse groep onder leiding van Takashi Nakano (Universiteit van Osako) zag het pentaquark het
eerst. Na vorigjaar op een conferentie in Japan voorlopige resultaten te hebben gepresenteerd, komen ze in de
Physical Review Letters van 4 juli met een publicatie. In de SPring-8 in Hyogo werd laserlicht verstrooid aan een
bundel hoog-energetische elektronen (8 GeV). Aldus ontstond een bundel krachtige gammastralen (tot 2,4 GeV) die
opeen plaatje plastic werd gericht. Botsingen tussen een gammadeeltje en een neutron uit een koolstofatoom
leverde het gezochte pentaquark op. De massa werd vastgesteld op 1,540 GeV, met een marge van 0,010 GeV (in
deze tak van natuurkunde worden massa's uitgedrukt in energie).
Het pentaquark bestond uit twee downquarks en een up-quark (samen een neutron) alsmede een up-quark en een
strange-anti-quark (samen een K-meson). In totaal zijn er zes typen quarks: up, down, charm, strange, top en
bottom. Onduidelijk is nog of het pentaquark uit vijf stevig gebonden quarks bestaat, of dat het een soort molecuul
is bestaande uit een neutron en een K-meson. De levensduur van het nieuwe deeltje is overigens zeer kort. De
bevestiging van de Japanse ontdekking liet niet lang op zich wachten. Een Amerikaans team onder leiding van Ken
Hicks (Ohio University) heeft inmiddels ook een pentaquark gezien. In de Thomas Jefferson National Accelerator
Facility in Philadelphia produceerden de Amerikanen de gammastralen door een bundel elektronen dooreen
extreem afgekoeld preparaat te sturen. Deze stralen werden op deuterium gericht, waarbij opnieuw pentaquarks
opdoken. Afgelopen mei zijn deze experimenten op een conferentie in New York gepresenteerd, een artikel voor
Physical Review Letters is in de maak.
De massa die de Amerikanen vaststelden komt binnen de meetonnauwkeurigheid met de Japanse overeen: 1,543
GeV (met een speling van 0,005 GeV). De statistische 'hardheid'van zowel de Japanse als Amerikaanse claim is
veelbelovend: het detectorsignaal behorend bij het pentaquark stak respectievelijk 4,6 en 5,4 standaarddeviaties
boven de achtergrond uit. De kans dat het om toeval gaat is daarmee uiterst klein.
Afgelopen april beweerden fysici van de BaBar-groep in Stanford een nieuwtype meson te hebben gezien dat
wellicht uit vier quarks zou kunnen bestaan- het wachten is op een bevestiging. En vorige maand werd vanuit
Brookhaven gemeld dat in de nieuwe Relativistic Heavy Ion Collider aldaar een quarkgluonplasma zou zijn
geproduceerd, een'oersoep' (zoals die ook kort na de Big Bang moet hebben bestaan) van losse quarks en gluonen
(lijmdeeltjes die combinaties van quarks bijeenhouden).
Download