Het team achter een van de experimenten die botsingen in de deeltjesversneller LHC bestuderen, heeft bekendgemaakt een deeltje te hebben gevonden dat bestaat uit maar liefst vijf quarks.

Deeltjes zoals protonen en neutronen zijn opgebouwd uit quarks: deeltjes die (voor zover we weten) niet meer op te splitsen zijn in nóg kleinere deeltjes. Die quarks kun je normaal gesproken op twee manieren samenvoegen tot grotere deeltjes: door twee of drie quarks bij elkaar te nemen. Maar nu zegt het team achter het experiment LHCb, dat botsingen bestudeert in de deeltjesversneller LHC, een derde mogelijkheid te hebben waargenomen: een deeltje dat bestaat uit maar liefst vijf quarks, oftewel een pentaquark.

Vies woord

De pentaquark is geen deeltje met een al te beste reputatie. In 2002 kondigden Japanse wetenschappers namelijk al aan het te hebben gevonden – waarna een tiental andere experimenten de vondst al snel bevestigde. Later bleek echter dat het betreffende deeltje toch niet bestond; al die teams hadden zich dus blijkbaar in hun enthousiasme laten meeslepen en iets gezien wat er niet was. Vervolgens was ‘pentaquark’ jarenlang een beetje een vies woord in de wereld van de deeltjesfysica.

Die weerzin tegen pentaquarks nam de afgelopen jaren al wat af toen deeltjes in experimenten opdoken die uit vier quarks lijken te bestaan: de zogenoemde tetraquarks. Daardoor werd ook de mogelijkheid van ‘vijf-quark-deeltjes’ weer wat serieuzer genomen.

En nu heeft dus het LHC-experiment LHCb bekendgemaakt dat het zo’n pentaquark heeft gevonden. Of eigenlijk: er zijn twee soorten pentaquarks gevonden, die verschillende massa’s hebben maar dezelfde quark-samenstelling. (Voor de kenners: beide deeltjes bestaan uit twee up-quarks, een down-quark, een charm-quark en een anti-charm-quark.)

Opgekrikt

De kans dat het gevonden signaal op toeval berust, lijkt haast uitgesloten. Wel is onduidelijk of het echt deeltjes betreft die bestaan uit vijf quarks in één ‘zakje’. Het zou ook kunnen dat de pentaquarks die LHCb heeft gezien eigenlijk een soort combinaties zijn van deeltjes van drie quarks en deeltjes van twee quarks:

Goed om te weten is verder dat de ontdekking is gedaan op basis van data die LHCb heeft verzameld in de jaren 2010-2013. Toen was de botsingsenergie in de LHC ‘slechts’ 7-8 tera-elektronvolt (TeV), waar die deze zomer, na een uitgebreide upgrade, is opgekrikt naar een recordenergie van 13 TeV. Het wordt dus erg interessant om te zien wat deze new and improved LHC ons de komende jaren gaat vertellen over dit nieuwe deeltje.

Lees meer over een intrigerende eerdere vondst van hetzelfde LHC-experiment. In het donderdag te verschijnen nummer van KIJK vind je verder een artikel over de LHC en zijn beoogde opvolger, die een nóg veel hogere energie moet gaan halen.

Bronnen: ArXiv.org, Nikhef, CERN, Nature News

Beeld: LHCb/CERN