Fermilab พบอนุภาคใหม่มี 4 รสชาติ

Posted on Updated on

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในการทดลอง D0 (Dzero) แห่งห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอนุภาคแห่งชาติเฟอมิ Fermi National Accelerator Laboratory หรือ Fermilab ได้พบอนุภาคใหม่ในกลุ่มเตตระควาร์ค (tetraquarks) ซึ่งมี 4 เฟลเวอร์ที่แตกต่างกัน

ควาร์คเป็นอนุภาคที่เล็กกว่าโปรตอนและนิวตรอน มีทั้งสิ้น 6 รสชาติ(Flavor-เฟลเวอร์) แน่นอนว่ามันไม่ได้มีรสชาติจริงๆ แต่นักวิทยาศาสตร์มีวิธีใหม่ในการตั้งชื่ออนุภาค ได้แก่ Up, Down, Strange, Charm, Bottom และ Top โดยทั่วไปควาร์คจะอยู่รวมกัน 2 ตัวหรือ 3 ตัว ที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดคือโปรตอนที่มีควาร์ค 3 ตัวคือ Up-Up-Down และนิวตรอนที่มีควาร์ค 3 ตัวคือ Down-Down-Up นอกจากนั้นควาร์กแต่ละชนิดยังมีคู่ของปฏิสสารของมันอีกด้วย

ตลอด 60 ปีทีี่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้การรวมตัวของควาร์ค 2 ตัวและ 3 ตัว หลายร้อยแบบ

ในปี 2003 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในการทดลอง Belle ในญี่ปุ่นได้พบหลักฐานแรกของอนุภาคที่มีควาร์คอยู่รวมกัน 4 ตัว หลังจากนั้นก็พบเตตระควาร์คที่แตกต่างกันน้อยมาก รวมถึงอนุภาคใหม่ที่ Dzero ค้นพบด้วย ซึ่งนับว่าเป็นเตตระควาร์คชนิดแรกที่มี 4 เฟลเวอร์ที่แตกต่างกัน

DZero เป็นหนึ่งในสองการทดลองที่เครื่องชนอนุภาคเทวาตรอนของ Fermilab ประกอบไปด้วย 75 สถานบันจาก 18 ประเทศ แม้ว่าเทวาตรอนจะปิดตัวไปแล้วเมื่อปี 2011 นักวิทยาศาสตร์ยังคงวิเคราะห์ข้อมูลจากการชนหลายพันล้านบันทึกเหตุการณ์

DZero ได้พยายามหาอนุภาคประหลาดที่สลายตัวเป็น Bs มีซอน และ pi มีซอน มีซอนทั้งสองเป็นที่รู้จักกันดีแล้ว ซึ่งจะเดินทางเป็นระยะทางที่จำกัดก่อนการสลายตัว Bs ประกอบไปด้วยควาร์คและแอนตี้ควาร์คของควาร์คชนิด bottom และ strange ส่วน pi มีซอนประกอบได้ด้วย up ควาร์ค down ควาร์ค และแอนตี้ควาร์ค

Bs สลายตัวเป็น J/psi มีซอน และ phi มีซอน จากนั้น J/psi มีซอนสลายตัวเป็นคู่ของมิวออนที่มีประจุตรงกันข้าม ส่วน phi มีซอน สลายตัวเป็นเคออนที่มีประจุตรงกันข้าม

b-sub-s-pi-decay-260x300
ภาพโดย Fermilab

DZero ค้นพบมันครั้งแรกในเดือนกรกฎาคมปี 2015 ตั้งชื่ออนุภาคใหม่นี้ว่า X(5568) ตั้งชื่อตามมวลของมันคือ 5568 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ นัยยะสำคัญ 5.1 ซิกมา

ภาคจำลองอนุภาคที่ประกอบจากควาร์ค
ซ้ายคือไพออน กลางคือโปรตรอน ขวาคือ X(5568)

tetraquark_illustration_comparison.jpeg
ภาพโดย Fermilab

X(5568) ไม่ใช่เตตระควาร์คอนุภาคแรกที่ถูกค้นพบ แต่เป็นอนุภาคแรกที่มี 4 เฟลเวอร์ที่แตกต่างกัน ได้แก่ Up, Down, Strange และ Bottom

คำถามต่อมาคือควาร์ค 4 ตัวอยู่รวมกันได้ยังไง มันอาจะอยู่ติดกัน 4 ตัวหรือมันอาจจะอยู่ติด 2 ตัว 2 คู่ โดยทั้งคู่โคจรรอบกัน

four-quark-states-300x126
ภาพโดย Fermilab

 

การค้นพบที่โด่งดังก่อนหน้านี้คือเพนตะควาร์ค  (Pentaquark) อนุภาคที่ประกอบไปด้วยควาร์ 5 ตัว โดยเครื่องเร่งอนุภาค LHC ที่ CERN

นักวิทยาศาสตร์จะศึกษาคุณสมบัติเพิ่มเติมของมันเช่น การสลายตัว การสปิน เพื่อความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับแรงอย่างเข้ม (strong force)

ที่มา: Symmetry, Fermilab

Advertisements

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s