كتب جيمس جويس في حكاية المتاهة: "ثلاثة كواركات لحشد مارك!"استيقظ فينيجان. حتى الآن ، ربما سمعت هذا الاقتباس - الجملة القصيرة غير المنطقية التي أعطت في النهاية اسم "الكوارك" لبنات البناء الأساسية (كما لم يتم تجاوزها بعد) للكون. يعتقد علماء الفيزياء اليوم أنهم يفهمون أساسيات كيفية دمج الكواركات ؛ ينضم ثلاثة لتشكيل باريونات (جسيمات يومية مثل البروتون والنيوترون) ، بينما يلتصق اثنان - كوارك و antiquark - معًا لتشكيل أصناف أكثر غرابة وأقل استقرارًا تسمى ميزون. تسمى الشراكات النادرة المكونة من أربعة كواركات tetraquarks. وخمسة كواركات ملزمة في رقصة رقيقة؟ بطبيعة الحال ، سيكون ذلك خماسي. وقد تم اكتشاف الخماسي ، حتى وقت قريب مجرد شكل من أشكال تقاليد الفيزياء ، في LHC!
ذلك ما الصفقة الكبيرة؟ بعيدًا عن كونها كلمة مرحة لتقولها بسرعة خمس مرات ، قد يفتح البنتاكوارك معلومات جديدة حيوية حول القوة النووية القوية. يمكن لهذه الوحي أن يغير في نهاية المطاف الطريقة التي نفكر بها حول صديقنا الكثيف بشكل رائع ، النجم النيوتروني - وبالفعل ، طبيعة المادة المألوفة نفسها.
يعرف الفيزيائيون ستة أنواع من الكواركات ، مرتبة حسب الوزن. الأخف من الستة هي الكواركات العلوية والسفلية ، والتي تشكل الباريونات اليومية الأكثر شيوعًا (صعودان ونزول في البروتون ، واثنان هبوطا وأعلى في النيوترون). أثقلها التالي هي الكواركات الساحرة والغريبة ، تليها الكواركات العلوية والسفلية. ولماذا تتوقف عند هذا الحد؟ بالإضافة إلى ذلك ، فإن كل من الكواركات الستة لها مضاد للجسيمات ، أو مضاد قديم.
سمة مهمة لكل من الكواركات ونظرائها المضادة للجسيمات هي شيء يسمى "اللون". بالطبع ، الكواركات ليس لها لون بنفس الطريقة التي قد تسمي بها تفاح "أحمر" أو المحيط "أزرق". بدلاً من ذلك ، هذه الخاصية هي طريقة مجازية لتوصيل أحد القوانين الأساسية للفيزياء دون الذرية - أن الجسيمات المحتوية على الكوارك (تسمى الهادرونات) تحمل دائمًا شحنة لون محايدة.
على سبيل المثال ، يجب أن تشتمل المكونات الثلاثة للبروتون على كوارك أحمر ، كوارك أخضر ، وكوارك أزرق. تضيف هذه "الألوان" الثلاثة جسيمات محايدة بنفس الطريقة التي يتحد بها الضوء الأحمر والأخضر والأزرق لخلق توهج أبيض. توجد قوانين مماثلة للكوارك والعلامة القديمة التي تشكل الميزون: يجب أن تكون ألوان كل منهما معاكسة تمامًا. سوف يتحد الكوارك الأحمر فقط مع antarkark المضادة للاحمر (أو سماوي) ، وهلم جرا.
يجب أن يكون للشمعة الخماسية أيضًا شحنة ألوان محايدة. تخيل بروتون وميزون (على وجه التحديد ، نوع يسمى ميزون J / psi) مترابطين معًا - كوارك أحمر وأزرق وأخضر في أحد الزوايا وزوج الكواركات المحايدة اللون في الآخر - ل المجموع الكلي لأربع كواركات وواحد قديم ، كل ألوانه تلغي بعضها البعض بدقة.
الفيزيائيون ليسوا متأكدين مما إذا كان الخماسي الخلق يتم إنشاؤه بواسطة هذا النوع من الترتيب المنفصل أو ما إذا كانت الكواركات الخمسة مرتبطة ببعضها مباشرة ؛ في كلتا الحالتين ، مثل جميع الحضارات ، يتم التحكم في الخماسي من قبل ذلك الديناميكيات الأساسية ، القوة النووية القوية.
إن القوة النووية القوية ، كما يوحي اسمها ، هي القوة القوية التي لا توصف التي تلتصق بمكونات كل نواة ذرية: البروتونات والنيوترونات ، والأهم من ذلك ، الكواركات المكونة لها. القوة القوية عنيدة لدرجة أن "الكواركات الحرة" لم تتم ملاحظتها قط. جميعهم محاصرون بشدة داخل باريون آبائهم.
ولكن هناك مكان واحد في الكون قد توجد فيه الكواركات في حد ذاتها ، وفي نوع من الحالة النووية الفوقية: في نوع كثيف للغاية من النجم النيوتروني. في النجم النيوتروني النموذجي ، يكون ضغط الجاذبية هائلاً لدرجة أن البروتونات والإلكترونات تتوقف عن الظهور. تذوب طاقاتهم وشحناتهم معًا ، ولا تترك سوى كتلة دافئة من النيوترونات.
افترض الفيزيائيون أن النيوترونات المجاورة داخل النواة ، عند الكثافات الشديدة ، في أكثر النجوم ضغطًا ، قد تتفكك في خليط من الأجزاء المكونة.
النجم النيوتروني ... سيصبح نجم الكوارك.
يعتقد العلماء أن فهم فيزياء الخماسي قد يسلط الضوء على الطريقة التي تعمل بها القوة النووية القوية في مثل هذه الظروف القاسية - ليس فقط في مثل هذه النجوم النيوترونية شديدة الكثافة ، ولكن ربما حتى في الأجزاء الأولى من الثانية التي تلي الانفجار العظيم. يجب أن يساعد التحليل الإضافي أيضًا الفيزيائيين في تحسين فهمهم للطرق التي يمكن للكواركات أن تجمعها.
البيانات التي أدت إلى هذا الاكتشاف - نتيجة هائلة 9-سيجما! - خرج من أول جولة LHC (2010-2013). مع عمل المبرد الفائق الآن على مضاعفة سعة طاقته الأصلية ، يجب ألا يواجه الفيزيائيون أي مشكلة في كشف أسرار الخماسي أكثر من ذلك.
يمكن العثور على نسخة أولية من اكتشاف خماسي الأرجوحة ، الذي تم تقديمه إلى مجلة Physical Review Letters ، هنا.
