CERN: Ανακάλυψη νέου σωματιδίου

Σύμφωνα με πρόσφατη ανακοίνωση, ανακαλύφθηκε νέο σωματίδιο στον επιταχυντή αδρονιών LHC στο CERN. Πρόκειται για ένα βαρυόνιο  το Ξ_cc⁺⁺η ύπαρξη του οποίου είχε προβλεφθεί αλλά δεν είχε παρατηρηθεί μέχρι σήμερα.

Τι είναι  τα σωματίδια που ονομάζονται βαρυόνια;

Ξεκινώντας από το μακρόκοσμο και κοιτώντας βαθύτερα στην υλή, αρχικά εντοπίζουμε τα άτομα. Η ονομασία τους είναι ελληνική και προέρχεται από το στερητικό α+ το ρήμα τέμνω. Δηλαδή σύμφωνα με την ετυμολογία της λέξης, τα άτομα «δεν τέμνονται», δηλαδή δεν υπάρχει τίποτα πιο μικρό από αυτά. Σήμερα όμως γνωρίζουμε ότι μέσα στα άτομα υπάρχει ο πυρήνας, μέσα στον οποίο υπάρχουν ακόμα μικρότερα σωματίδια, τα υπο-ατομικά σωματίδια: τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Η ιστορία όμως δεν τελειώνει εκεί…

Όταν μιλάει κανείς για τα σωματίδια και το CERN, το μυαλό συνήθως πηγαίνει στα στοιχειώδη σωματίδια. Σήμερα, σύμφωνα με το καθιερωμένο πρότυπο, ως στοιχειώδη φερμιόνια ονομάζουμε τα λεπτόνια και τα quarks. Το πιο γνωστό λεπτόνιο που γνωρίζουμε όλοι από το σχολείο είναι το ηλεκτρόνιο, το οποίο περιφέρεται «γύρω» από τον πυρήνα (η έκφραση γύρω δεν σημαίνει ότι έχουμε πραγματικά κυκλική τροχιά, είναι μια εκλαικευμένη απλούστευση εδώ καθώς κάτι ιδιαίτερα περίπλοκο συμβαίνει πραγματικά).

Μέσα στον πυρήνα και ειδικότερα μέσα στα πρωτόνια και στα νετρόνια θεωρούμε ότι υπάρχουν quarks. Στην κατηγορία των quarks ανήκουν 6 σωματίδια που ονομάζονται από τους επιστήμονες: up, down, top, bottom, charm, strange. Μια τριάδα από quarks ονομάζεται βαρυόνιο. Μερικά από τα γνωστά σε όλους βαρυόνια είναι το πρωτόνιο και τo νετρόνιο που βρίσκονται στον πυρήνα του ατόμου. Το πρωτόνιο αποτελείται από δυο up quarks και ένα down, ενώ το νετρόνιο αποτελείται από δυο down και ένα up.

Τι ανακαλύφθηκε στο CERN;

Στο συνέδριο που έγινε πρόσφατα στη Βενετία, επιστήμονες από το CERN αποκάλυψαν ότι εντόπισαν το Ξ_cc⁺⁺, ένα βαρυόνιο με δυο βαριά quarks που είχε προβλεφθεί από νέες θεωρίες. Το βαρυόνιο αυτό έχει μάζα 3621 MeV και είναι η πρώτη φορά που εντοπίζεται πειραματικά τέτοιο βαρυόνιο. Συγκεκριμένα, το σωματίδιο αυτό αποτελείται από δυο charm και ένα up quark.

Επειδή τα δυο charm quarks είναι βαριά, το Ξ_cc⁺⁺ διαφέρει και ως προς την αλληλεπίδραση των quarks που το αποτελούν. Σε ένα συνηθισμένο βαρυόνιο, όπως το πρωτόνιο που δεν αποτελείται από δυο βαριά quarks, τα quarks  θεωρείται ότι ταλαντώνονται μεταξύ τους. Σε ένα βαρυόνιο όμως, με δυο βαριά σχετικά quarks,σύμφωνα με τον Guy Wilkinson, η αλληλεπίδραση  τους θυμίζει πλανητικό σύστημα, όπου το ελαφρύ κουάρκ περιστρέφεται γύρω από τα δυο βαριά quarks. Έτσι το ελαφρύ quark θυμίζει έναν ελαφρύ αστέρα και τα δύο βαριά quarks ένα σύστημα διπλών αστέρων.

Περισσότερα τέτοια βαρυόνια εκτιμάται να εντοπιστούν στο μέλλον, ρίχνωντας φως στα ερωτήματα σύγχρονων θεωρητικών μελετών.