De deeltjesdierentuin mag weer worden uitgebreid. Niet met een supersymmetrisch deeltje of een tweede higgsdeeltje, maar wel met een bijzonder exemplaar. X(5568) is het eerste tetraquark dat uit vier verschillende soorten quarks is opgebouwd.
Quarks zijn de bouwstenen van hadronen: deeltjes die door de sterke kernkracht bijeen worden gehouden. Hadronen zijn in twee groepen te verdelen. Baryonen, zoals protonen en neutronen, bestaan uit drie quarks. Mesonen, zoals het pion, bestaan uit een quark en een antiquark.
Er zijn echter ook hadronen die uit meer dan drie quarks bestaan. In 2003 vonden deeltjesfysici in Japan voor het eerst een deeltje dat uit vier quarks bestaat. Sindsdien zijn nog enkele tetraquarks gevonden, en vorig jaar meldde Cern zelfs de ontdekking van pentaquarks: deeltjes die maar liefst vijf quarks verenigen.
Exotischer
Deze tetra- en pentaquarks bevatten allemaal minstens twee quarks van dezelfde soort – of dezelfde ‘smaak’, zoals deeltjesfysici dat noemen. Quarks komen in zes verschillende smaken voor, waarbij alle zes de smaken ook nog een antiquarkvariant hebben.
Het nieuwe deeltje is het eerste tetraquark dat uit vier verschillende quarksmaken is opgebouwd: een up-quark, een bottom-quark, een anti-down-quark en een anti-strange-quark. Volgens de ontdekkers is het deeltje daarom een stuk exotischer dan de eerder gevonden tetra- en pentaquarks.
Deeltjesfysici van het Fermilab in de VS vonden het tetraquark door gegevens van het DZero-experiment te bestuderen. Dit was een van de twee experimenten van de Tevatron-deeltjesversneller in Chicago, die in 2011 werd gesloten.
Interne structuur
De deeltjesfysici ontdekten botsingen waarbij twee muonen, twee kaonen en een pion ontstonden. De kans dat bekende processen deze combinatie van deeltjes opleverden, is volgens hen ongeveer een op zes miljoen. Ze concluderen in een voorpublicatie dat het resultaat alleen kan zijn ontstaan uit het verval van een tetraquark met vier verschillende smaken. Ze noemen het nieuwe deeltje X(5568), vanwege zijn massa van 5568 mega-elektronvolt.
Natuurkundigen willen nu weten hoe de interne structuur van het tetraquark eruit ziet. De quarks kunnen alle vier opeengepakt zitten, maar ze kunnen ook twee gescheiden paren vormen. Onderzoek hiernaar levert meer inzicht in de werking van de sterke kernkracht.
Vier onderzoekers van het Nederlandse hoge-energiefysica-instituut Nikhef waren betrokken bij de publicatie: Sijbrand de Jong, Frank Filthout, Melvin Meijer en Willem van Leeuwen. De eerste drie zijn tevens verbonden aan de RU Nijmegen.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: