جرم دقیق کوارک

کشف ذرات زیراتمی جدید باعث سردرگمی دانشمندان شده است. این ذرات عجیب و ناشناخته تئوری پردازان را واداشته است تا در نظریات خود در مورد نیروهای قوی که ذرات زیراتمی را در اتم‌ها کنار یکدیگر نگه می‌دارد، تجدیدنظر کنند. احتمالاً این ذره جدید که DS۲۳۱۷ نام گرفته، صورت غیرمتداولی از کوآرک‌ها است. کوآرک‌ها ذرات بسیار ریزی هستند که در دسته‌های سه تایی وجود دارند و اجزای سازنده پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند. شاید این ذره جدید ناشناخته کوآرکی باشد که حول کوآرک دیگر در حال چرخش است، شاید هم مولکول جدیدی است که از چهار کوآرک ساخته شده است.
مارچللو گئورگی از دانشگاه پیزای ایتالیا و اعضای گروهش پس از صرف وقت سه ساله و جمع آوری اطلاعات از آشکارساز بابار (BaBar) مرکز شتاب دهنده خطی استنفورد (Slac) در کالیفرنیا با DS ۲۳۱۷ مواجه شدند. وقتی که Slac الکترون را با پوزیتون که ضد ماده الکترون محسوب می‌شود، برخورد می دهد، آشکارساز باربار تعداد زیادی از ذراتی که در نتیجه این برخورد به وجود می آیند را شناسایی می‌کند.
گئورگی می‌گوید: «ما از نتایج این آزمایشات بسیار شگفت زده شدیم، اما چیزی که بیش از همه باعث اعجاب ما شد، جرم این ذرات است. جرم این ذرات از مقدار پیش بینی شده کمتر و در عین حال بسیار دقیق و مشخص بود.
جرم بسیاری از این ذرات پرانرژی دقیقاً مشخص نیست و با کمی عدم قطعیت همراه است. اما وزن DS ۲۳۱۷ دقیقاً مشخص است و مقدار آن برابر ۲۳۱۶ مگاالکترون ولت است. الکترون ولت واحدی است که فیزیکدانان برای اندازه گیری مقدار جرم و انرژی ذرات به کار می‌برند.
استیاایچتن (Estia Eichten) نظریه پرداز فیزیک نظری از آزمایشگاه شتاب دهنده ملی فرمی در باتاویای ایلینویز می‌گوید شاید این جرم دقیق به محققین کمک کند تا ماهیت دقیق نیرویی که اتم‌ها را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد، درک کنند. از آن جایی که در مقیاس‌های کوچک جرم و انرژی معادل یکدیگرند، دانستن جرم یک کوآرک جدید می‌تواند ما را به شناخت نیروهای قوی که در داخل ذرات حاکم است، راهنمایی کند. طی تحقیقاتی که بعدها صورت گرفت، تصور می‌شد که DS ۲۳۱۷ از کوآرک‌های سنگین و ناشناخته‌ای تشکیل شده است. دیوید سینابر و یکی از متخصصین فیزیک انرژی بالا در دانشگاه کورنل در ایتاکای نیویورک می‌گوید: «قسمت عمده‌ای از اطلاعاتمان در مورد نیروهای قوی از بررسی کوآرک‌های سبک‌تر حاصل شده است. اما امکان دارد با بررسی کوآرک سنگین‌تر اطلاعات جدیدی کسب کنیم.»
کوآرک‌ها در شش گروه مختلف جای می‌گیرند: بالا، پایین، جذاب، عجیب، زیرورو. دسته‌های سه تایی از کوآرک‌های بالا و پایین که جزء سبک‌ترین و معمولی‌ترین کوآرک‌ها محسوب می‌شوند، پروتون‌ها و نوترون‌های مواد عادی را که اطراف ما را فرا گرفته است تشکیل می‌دهد.
اما ممکن است DS ۲۳۱۷ از دو کوآرک تشکیل شده باشد و ذره کمیابی به ناممزون را به وجود آورده باشد. ایچتن می گوید این مزون ممکن است تا حدودی شبیه یک اتم باشد. اتمی که در آن یک کوآرک سبک «ضد ـ عجیب» (anti-Strange) حول یک کوآرک سنگین تر «جذاب» (Charm) در حال چرخش است. اما دیگر پژوهشگران در تفسیر پدیده‌های مشاهده شده، نظریات پیچیده تری را ابراز می‌کنند. جاناتان رزنر فیزیکدان نظری دانشگاه شیکاگو می‌گوید احتمال دارد که ذره جدید حاوی جفت‌هایی از کوآرک‌های مزدوج باشد. وجود مولکول‌هایی حاوی چنین ذرات زیراتمی مدت‌ها قبل پیش بینی شده بود.
سینابرو می‌گوید: «ما تاکنون هیچ شاهدی مبنی بر وجود این گونه ذرات نداشتیم. اما اگر این شی وجود داشته باشد، واقعاً جای تعجب است.»
محققین Slac در مرکز سینکروتون انرژی بالای دانشگاه کورنل و سازمان تحقیقات شتاب دهنده انرژی بالا در ژاپن ضمن کنکاش در اطلاعات قدیمی، درصددند نظریات خود را در مورد ذراتی شبیه DS(۲۳۱۷) بیازمایند.

منبع : مطالب ارسال شده