Strona głównaPytania → Z jakich kwarków mogą składać...

Z jakich kwarków mogą składać się pentakwarki?

Pytanie

Pyta Piotr

Kwarki mogą tworzyć wiele cząstek. Mezony, nukleony, tetrakwarki, pentakwarki… Na tych ostatnich chciałbym się skupić. Składają się one z czterech kwarków i jednego antykwarku i rozpadają się na nukleon + mezon. Czy w takim razie jest możliwość istnienia pentakwarku o składzie trzech kwarków dolnych, jednego kwarku górnego i jednego kwarku antygórnego? Drugie pytanie: czy podczas syntezy cząstek mogą istnieć przemiany beta? Głównie chodzi o cząstki złożone bezpośrednio z kwarków.

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Teoretycznie nie mogę wykluczyć możliwości istnienia pentakwarku składającego się z trzech kwarków dolnych, jednego górnego i jednego antygórnego. Możliwym rozpadem w tym wypadku byłby rozpad na neutron i mezon $\pi^-$. Dotąd nie zaobserwowano jednak takich pentakwarków, a nasza umiejętność wykonywania obliczeń w ramach chromodynamiki kwantowej nie umożliwia teoretycznego przewidywania własności takich cząstek. Mówimy tu o tzw. rezonansach, które nie są stabilne ze względu na oddziaływania silne. Dowiadujemy się o ich istnieniu w ten sposób, że widzimy „pik” w rozkładzie masy inwariantnej produktów ich rozpadu (masa inwariantna równa jest energii całkowitej w układzie spoczynkowym pentakwarku podzielonej przez $c^2$). Im węższy i wyższy jest ten pik, tym wyraźniej odróżnia się od tła. Im szerszy i niższy – tym trudniej. Gdy jest bardzo szeroki i niski, to trudno właściwie powiedzieć czy istnieje. Tak mogłoby się zdarzyć w przypadku pentakwarku opisanego w pytaniu.

Przemiany beta zachodzą poprzez oddziaływania słabe, czyli znacznie wolniej niż procesy zachodzące poprzez oddziaływania silne. Znikome jest więc prawdopodobieństwo zajścia przemiany beta w czasie tak szybkiego procesu jak produkcja i rozpad pentakwarku. Orientacyjny czas trwania tego procesu jest rzędu $\hbar/\Delta E$, gdzie $\Delta E$ szacuję na podstawie szerokości dotąd zaobserwowanych pentakwarków.