De deeltjesfysica kent een rijke galerij aan deeltjes: van de goed gekende protonen, neutronen en elektronen over minder bekende muonen en positronen tot de exotische kaonen, gluonen en – last but not least – higgs-bosonen. Als vanouds worden de materiedeeltjes ingedeeld in hadronen en leptonen. Tot de eerste categorie behoren de deeltjes die opgebouwd zijn uit quarks. De tweede behelst deeltjes als elektronen en positronen.
De hadronen bestaan op hun beurt uit twee subcategorieën: de baryonen en de mesonen. De eerste bestaan uit drie quarks (en hebben een halftallige spin), de tweede uit twee quarks (een heeltallige spin).
Maar toen vijftig jaar geleden de kwantumchromodynamica werd ontwikkeld – de theorie die de sterke kernkrachten beschrijft die onder andere de deeltjes binnenin een atoomkern samenhouden – werd echter nog de mogelijkheid opengehouden dat er ook deeltjes zouden kunnen bestaan opgebouwd uit liefst vijf quarks. Deze deeltjes zouden slechts zeer korte tijd ‘leven’, en meteen weer uiteenvallen – in gekende hadronen.
Vier jaar geleden werden in data¹ van de deeltjesversneller van Cern in Genève voor het eerst sporen van deze ‘pentaquark’ gevonden. Het bewijs van het bestaan van dit superhadron was geleverd, maar meer informatie kon het internationale team van fysici toen niet uit de data halen.
Dat is nu verholpen, want de deeltjesbotsingen van de voorbije jaren hebben genoeg nieuwe gegevens opgeleverd om de structuur van de pentaquark te doorgronden. En wat blijkt: het deeltje bestaat niet zomaar uit vijf los bij elkaar geraapte quarks (van om het even welke soort), maar uit twee ‘zakjes’: een met drie, en een met twee quarks – zeg maar uit een baryon en een meson.
Welke rol de pentaquark precies speelt in de opbouw van de materie, is niet echt duidelijk. Maar wellicht is die rol beperkt: het deeltje vervalt immers quasi meteen nadat het ontstaat. En dat laatste gebeurt niet vaak, getuige de enorme energieën die het Cern nodig had om het te produceren.
Noten
Tomasz Skwarnicki, Syracuse University, VS
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.