Mereka memanggil mereka pentaquark. Apa yang perlu Anda ketahui tentang penemuan terbaru tentang partikel kecil yang membentuk dunia kita.
Kredit gambar: CERN
Oleh Gavin Hesketh, UCL
Large Hadron Collider, terkenal karena menemukan boson Higgs, kini telah mengungkap partikel baru yang agak tidak biasa. Tim-tim di LHC, akselerator partikel terbesar di dunia, baru-baru ini memulai percobaan kedua menggunakan energi jauh lebih banyak daripada yang menemukan partikel Higgs pada tahun 2012. Namun kelompok lain, LHCb, juga telah menyaring data dari miliaran tabrakan partikel dari proses pertama LHC, dan sekarang berpikir mereka telah melihat sesuatu yang baru: pentaquark.
Pentaquark adalah bentuk eksotis dari materi yang diprediksi pertama kali pada tahun 1979. Segala sesuatu di sekitar kita terbuat dari atom, yang merupakan bentuk awan elektron yang mengorbit inti berat yang terbuat dari proton dan neutron. Tetapi sejak 1960-an, kami juga tahu bahwa proton dan neutron terdiri dari partikel yang lebih kecil bernama "quark", disatukan oleh sesuatu yang disebut "kekuatan kuat", sebenarnya kekuatan terkuat yang diketahui di alam.
Eksperimen pada tahun 1968 memberikan bukti untuk model quark. Jika proton dipukul cukup keras, kekuatan yang kuat dapat diatasi dan proton hancur berantakan. Model quark sebenarnya menjelaskan keberadaan lebih dari 100 partikel, semua dikenal sebagai "hadron" (seperti dalam Large Hadron Collider) dan terdiri dari kombinasi berbagai quark. Misalnya proton dibuat dari tiga quark.
Semua hadron tampaknya terdiri dari kombinasi dari dua atau tiga quark, tetapi tidak ada alasan yang jelas mengapa quark tidak dapat bersatu untuk membentuk tipe hadron lainnya. Masukkan pentaquark: lima quark terikat bersama untuk membentuk tipe partikel baru. Tetapi sampai sekarang, tidak ada yang tahu pasti apakah pentaquark benar-benar ada - dan, meskipun ada beberapa penemuan yang diklaim dalam 20 tahun terakhir, tidak ada yang bertahan dalam ujian waktu.
Tarian rumit J / psi dan proton. Kredit gambar: CERN
Pentaquark sangat sulit dilihat; mereka sangat langka dan sangat tidak stabil. Ini berarti bahwa jika dimungkinkan untuk menyatukan lima quark, mereka tidak akan bertahan lama. Tim pada percobaan LHCb membuat penemuan mereka dengan melihat secara detail pada hadron eksotis lain yang dihasilkan dalam tabrakan dan mereka memecahkannya. Secara khusus, mereka mencari Lambdab partikel, yang dapat membusuk ke hadron lainnya: a kaon, a j / psi, dan proton.
J / psi terbuat dari dua quark dan proton terbuat dari tiga. Para ilmuwan menemukan bahwa untuk waktu yang singkat lima quark ini diikat menjadi satu partikel: pentaquark. Bahkan, melalui analisis data yang terperinci, mereka benar-benar menemukan dua pentaquark dan telah memberi mereka nama yang mudah diingat Pc (4450) + dan Pc (4380) +.
Mengapa ini penting?
Penemuan ini menjawab pertanyaan puluhan tahun dalam fisika partikel dan menyoroti bagian lain dari misi LHC. Penemuan partikel fundamental baru seperti boson Higgs memberi tahu kita sesuatu yang sama sekali baru tentang alam semesta. Tapi penemuan seperti pentaquark memberi kita pemahaman yang lebih lengkap tentang berbagai kemungkinan yang ada di alam semesta yang sudah kita ketahui.
Dengan mengembangkan pemahaman ini, kita dapat memperoleh beberapa petunjuk tentang bagaimana alam semesta berkembang setelah Big Bang dan bagaimana kita berakhir dengan proton dan neutron alih-alih pentaquark yang membentuk materi sehari-hari.
Dengan LHC sekarang bertabrakan proton di hampir dua kali lipat energi, para ilmuwan siap untuk menangani beberapa pertanyaan terbuka lainnya dalam fisika partikel. Salah satu target utama dengan data baru adalah Dark Matter, partikel aneh yang tampaknya ada di seluruh alam semesta, tetapi belum pernah terlihat. Menguji pemahaman quark saat ini, kekuatan yang kuat dan semua partikel yang diketahui pada energi baru ini merupakan langkah penting untuk membuat penemuan seperti itu.
Gavin Hesketh adalah Dosen Fisika Partikel di UCL.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Baca artikel aslinya.