Lebih dari tiga tahun setelah menemukan partikel subatom yang belum pernah terlihat sebelumnya, fisikawan sekarang tahu bagaimana partikel-partikel ini - disebut pentaquark - disatukan.
Penelitian baru mengungkapkan tiga jenis pentaquark yang sama sekali baru dan menunjukkan bahwa mereka masing-masing terbuat dari dua komponen: satu cluster tiga quark disebut baryon dan satu pasangan quark dan antiquark disebut meson.
"Kami mendapat gambaran yang jauh lebih tajam, dan kami berkata, 'Ya Tuhan, ada beberapa hal di dalamnya yang sebenarnya tidak kami bayangkan,'" kata pemimpin studi Tomasz Skwarnicki, seorang ahli fisika di Universitas Syracuse di negara bagian New York.
Struktur subatomik
Quark adalah partikel subatomik yang datang dalam enam jenis (atas, bawah, aneh, pesona, bawah dan atas). Mereka adalah blok bangunan proton dan neutron, yang terbuat dari tiga quark masing-masing. Tiga partikel quark ini juga dikenal sebagai baryon. Jenis partikel penting lainnya adalah meson; ini masing-masing terdiri dari quark dan antiquark. Antiquark adalah sepupu antimateri aneh dari quark.
Pada 1960-an, ketika fisikawan pertama kali berteori tentang semua quark ini, mereka menyadari bahwa tidak ada alasan untuk tidak membuat partikel yang terdiri dari empat atau lima quark, Skwarnicki mengatakan kepada Live Science. Tetapi belum ada bukti eksperimental partikel quark lima, atau pentaquark - yaitu, sampai 2015, ketika Skwarnicki dan rekan-rekannya menemukan benda-benda di antara partikel yang diciptakan oleh tabrakan di Large Hadron Collider di Jenewa.
Pada saat itu, kata Skwarnicki, datanya sedikit kabur. Sejak itu, para peneliti telah meningkatkan jumlah data yang mereka miliki di pentaquark ini dengan faktor sembilan. Itu menghasilkan gambar yang jauh lebih tajam, kata Skwarnicki.
Bola quark
Hal pertama yang ditemukan para peneliti adalah bahwa ada tiga pentaquark yang terpisah dari tiga massa unik di antara partikel LHC. Satu sebelumnya tidak terdeteksi. Dua lainnya telah muncul sebagai satu lonjakan dalam spektrum massa partikel dalam studi 2015 tetapi sekarang terlihat sebagai dua partikel terpisah dengan massa terpisah.
Yang paling penting, data baru mengungkapkan struktur internal pentaquark ini. Sebelumnya, kata Skwarnicki, tidak jelas bagaimana lima quark diatur di dalam pentaquark. Apakah mereka semua berinteraksi satu sama lain? Atau apakah ada dua kluster - satu baryon tiga quark dan sebuah meson (partikel yang terbuat dari quark dan antiquark) yang berinteraksi satu sama lain?
Data baru mengungkapkan bahwa ini adalah kasus terakhir. Berdasarkan bagaimana quark meluruh - mereka tidak stabil dan hanya ada sebentar sebelum mengubah konfigurasi mereka - mereka harus dibuat dari interaksi baryon dan meson, kata Skwarnicki. Pentaquark terdiri dari quark charm, quark anti-charm, quark dua atas dan satu quark bawah. Mereka memiliki massa yang berbeda karena quark ada di berbagai negara kuantum.
"Arti penting dari pengamatan baru adalah bahwa itu sekarang menunjuk ke satu arah yang jelas," katanya. Setiap pentaquark terbuat dari baryon dengan tiga quark di dalamnya dan meson dengan quark dan antiquark.
"Ini seperti dua bola quark yang saling menempel," kata Skwarnicki.
Skwarnicki mempresentasikan hasil 26 Maret di konferensi fisika Rencontres de Moriond di La Thuile, Italia. Para peneliti berencana untuk melakukan pengukuran lebih lanjut untuk mengkonfirmasi temuan mereka, kata Skwarnicki, dan mereka berencana untuk mencari lebih banyak pengaturan pentaquark.
"Saya benar-benar yakin bahwa di masa depan kita akan melihat lebih banyak partikel jenis pentaquark ini," katanya.
