Hypotetisk partikkelkalender: 5. desember – Pentakvark

Hvilke partikler finnes i naturen? Vi vet om en hel del – men vi vet også at det må være flere igjen å finne. [Bilde: http://www.particlezoo.net]

5. desember: Pentakvark – en sammensetning av fem kvarker?

Vi vet i dag omtrent hvilke partikler naturen består av. Samtidig er det mange mysterier igjen å forstå, og flere av dem antyder at det finnes enda flere partikler der ute enn de vi har oppdaget hittil. Men hvilke? Hva slags egenskaper må de ha, hvordan kan de lages, og ikke minst hvordan kan de eventuelt oppdages? I den stille adventstid gir kollokvium deg en hypotetisk partikkel hver dag, og ser fremover mot de store oppdagelsene fysikere kan håpe å gjøre i årene som kommer.

Atomkjernen består av protoner og nøytroner, og protonene og nøytronene består hver seg av tre kvarker. Protonet er to opp-kvarker og en ned-kvark, nøytronet er en opp-kvark og to ned-kvarker.

Hvorfor akkurat tre kvarker? Dette forklarte vi i luken 3. desember, da det handlet om glueballs:

Den sterke kjernekraften har ikke én type ladning, slik den elektriske har, men tre. Vi kaller dem rød, grønn og blå – eller fargeladning. Og så kommer blygheten: Naturen godtar ikke partikler som ikke er «hvite» eller fargeløse – akkurat som fargene rød, grønn og blå til sammen ser «hvitt» ut på en TV-skjerm.
Protonet og nøytronet består av tre kvarker hver. Hvorfor det? Jo, fordi da kan hver kvark ha hver sin ladning – rød, grønn og blå – og så blir totalen fargeløs.
 
Hva er dette? Det lurte hele partikkelverdenen på i 2003. En stor oppdagelse, eller bare tilfeldigheter? "Pentakvarken" var det årets forskersnakkis.

Hva er dette? Det lurte hele partikkelverdenen på i 2003. En stor oppdagelse, eller bare tilfeldigheter? «Pentakvarken» var det årets forskersnakkis.

En naturlig forutsigelse her blir at det må kunne finnes andre sammensetninger av tre kvarker – for eksempel tre oppkvarker eller tre nedkvarker. Det gjør det da også – de kan lages i eksperimenter, men de lever for kort til å være med på å danne atomkjerner. Siden det også finnes fire kvarker til – sær, sjarm, topp og bunn, kan vi videre forutsi et helt snøras av rare trekvarkspartikler – blant venner kalt baryoner. Her er wikipedias liste over baryonene vi vet om til nå.

I tillegg finnes det en annen mulighet: En kvark og en antikvark. Da vil fargesammensetningen kunne være rød og antirød (igjen, se 3. desember for en forklaring av antifarger), blå og antiblå og så videre. Disse kalles mesoner, og jammen har wikipedia en lang liste over dem også.

…men så stanser det. Baryoner – tre kvarker eller antikvarker – og mesoner – en kvark og en antikvark – er de eneste kvarktilstandene vi har funnet til nå. Hvorfor det?

Pentakvarken – slik man nesten oppdaget den på 2000-tallet.

En naturlig forutsigelse er en bundet tilstand av et baryon og et meson – det vil si fire kvarker og en antikvark eller omvent, fem kvarker til sammen, en pentakvark.

Per i dag har ingen sett en pentakvark. Det har derimot vært flere runder med nestenoppdagelser, og midt på 2000-tallet rapporterte to eksperimenter separat at de hadde sett spor etter en partikkeltilstand som stemte veldig godt med teoretiske beregninger av hvordan pentakvarker bør oppføre seg. Som seg hør og bør kom hele partikkelverden løpende til for å se, og mange andre eksperimenter prøvde å reprodusere resultatet. Det klarte de ikke. Etter 3-4 år med intense diskusjoner og sjekker så måtte man konkludere med at det de to eksperimentene hadde sett bare var en statistisk fluktuasjon. Av og til kan naturen være litt infam.

…men vi vet fortsatt ikke om noe som skulle forby en pentakvark. Akkurat som for glueballen ville oppdagelsen av en pentakvark fortalt oss mye om den sterke kjernekraften, så mange håper fortsatt at den skal dukke opp i en eller annen form. Bare tenk så mange flotte partikler vi kan få hvis vi skal kombinere de seks kvarkene som finnes i grupper av fem – og så kanskje syv (septakvark), eller ni (nonakvark) eller… Ja… Dere skjønner tegninga. Partikkelfysikken ville da hatt uendelig mye å studere – som om ikke det var nok der ute allerede. Så det letes enda, og pentakvarken er kanskje blant de mer sannsynlige av denne kalenderens hypotetiske partikler.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s