Khám phá hạt hạ nguyên tử mới

Các nhà vật lý thuộc dự án hợp tác quốc tế Dzero tại Fermilab, phòng thí nghiệm của Hoa Kỳ chuyên về vật lý hạt năng lượng cao, đã phát hiện ra một hạt sơ cấp mới - thành viên mới nhất bổ sung thêm vào họ hạt ngoại lai được gọi là tetraquark.

Giáo sư Bertram, thành viên của nhóm nghiên cứu, nói: "Thật thú vị khi khám phá ra một hạt mới và khác thường. Hạt này sẽ giúp chúng ta hiểu được tương tác mạnh - một trong bốn tương tác cơ bản được biết đến trong vật lý".

Dzero là một trong hai thí nghiệm được thực hiện tại máy gia tốc Tevatron của Fermilab. Mặc dù Tevatron đã ngừng hoạt động vào năm 2011 nhưng các nhà khoa học vẫn tiếp tục phân tích hàng tỷ sự kiện được ghi nhận trước đó từ các va chạm của nó.

Quan sát tetraquark này xuất hiện thật bất ngờ khi các nhà khoa học Dzero lần đầu tiên nhìn thấy các dấu hiệu vào tháng 7 năm 2015 của hạt mới, gọi là X (5568), đặt tên theo khối lượng của nó -5568 mega electron-volt. Giáo sư Bertram tiếp tục phân tích, phát triển mô hình được sử dụng để mô phỏng X (5568).

Quark là những hạt sơ cấp dạng điểm thường xuất hiện dưới dạng gói gồm hai hoặc ba, quen thuộc nhất trong số đó là proton và neutron (mỗi hạt này gồm ba quark). Có 6 loại hay 6 “mùi” quark: lên (up), xuống (down), dụ (charm), lạ (strange), đỉnh (top) và đáy (bottom). Mỗi trong số này cũng có một phản vật chất.

Trong khi tất cả các tetraquark đã quan sát khác chứa ít nhất hai mùi giống nhau, X (5568) có bốn mùi khác nhau - lên, xuống, lạ và đáy.

“Câu hỏi tiếp theo sẽ là tìm hiểu xem bốn quark kết hợp với nhau như thế nào”, đồng phát ngôn viên Paul Grannis của Dzero nói. “Chúng có thể nhồi nhét chung trong một quả cầu chật chội, hoặc chúng có thể là một cặp quark liên kết chặt quay xung quanh nhau ở một cự li nào đó”.

Các trạng thái bốn quark hiếm gặp và mặc dù không gì ngăn cản sự hình thành của một tetraquark, nhưng các nhà khoa học không hiểu chúng rõ như họ hiểu các trạng thái hai quark và ba quark. Và có lẽ loại tetraquark mới xuất hiện này sẽ trở thành một loại thiết lập trong tương lai, cho thấy bản thân chúng cũng nhiều như anh chị em họ hai và ba quark của chúng.

"Việc khám phá ra thành viên độc đáo của gia đình tetraquark với bốn mùi quark khác nhau sẽ giúp các nhà lý thuyết phát triển các mô hình cho phép hiểu sâu hơn về những hạt này", Nigel Lockyer, Giám đốc Fermilab, cho biết.

Thí nghiệm DZero là chương trình hợp tác quốc tế gồm 75 cơ quan đến từ 18 quốc gia.

Theo Vista.gov.vn