کشف یک ذره سنگین جدید

این ذره اولین ذره ای است که شامل دو کوارک “افسون” سنگین بوده و چهار برابر سنگین‌تر از پروتون است. کوارک یک ذره بنیادی و یکی از اجزای پایه‌ای تشکیل‌دهنده ماده است. کوارک‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به نام هادرون را پدیدآورند که پایدارترین آنها پروتون و نوترون، اجزای تشکیل‌دهنده هسته اتم هستند.

به خاطر پدیده‌ای که به حبس رنگ معروف است، کوارک‌ها هیچ‌گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند و مستقیما قابل مشاهده نیستند؛ آن‌ها را فقط می‌توان درون هادرون‌هایی مانند باریون‌ها (که نمونه‌های آنها پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند) و مزون‌ها یافت. به همین دلیل بیشتر دانش ما از کوارک‌ها از مشاهدات خود هادرون‌ها نتیجه‌گیری شده است. کوارک‌ها ویژگی‌های ذاتی گوناگونی دارند که بار الکتریکی، بار رنگ، اسپین و جرم از جمله این ویژگی‌ها هستند. کوارک تنها ذره بنیادی از مدل استاندارد فیزیک ذرات است که هر چهار برهمکنش بنیادی را تجربه می‌کند. به این برهمکنش‌ها نیروهای بنیادی (الکترومغناطیس، هسته‌ای قوی، هسته‌ای ضعیف، گرانش) نیز گفته می‌شود.

همچنین کوارک تنها ذره‌ای است که بار الکتریکی‌اش مضرب صحیحی از بار بنیادی نیست. شش گونه مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که به هریک از آنها یک مزه می‌گویند و عبارتند از: بالا، پایین، افسون، شگفت، سر و ته. کوارک “افسون” با نماد c از نظر سنگینی در بین انواع کوارک‌ها سومین است. سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای نیز بزرگترین آزمایشگاه فیزیک ذره‌ای جهان است که در شمال شرقی شهر ژنو سوییس در مجاورت مرز فرانسه قرار دارد و در حال حاضر ۲۰ کشور اروپایی عضو این سازمان هستند.

وجود ذره‌هایی با دو کوارک سنگین مدت زیادی مورد انتظار بود، اما این اولین بار است که چنین ذره‌ای مورد تایید قرار می‌گیرد. کشف این ذره یک ابزار منحصر به فرد را برای بررسی بیشتر کرومودینامیک کوانتومی فراهم می‌کند. کرومودینامیک کوانتومی یک نظریه است که یکی از چهار نیروی بنیادی به نام تعامل قوی را توصیف می‌کند. انتظار می‌رود تایید این ذرۀ جدید راه درک بهتر نیروهای بنیادین فیزیک را هموار کند. این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.