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).