geplaatst
Het is zoiets als iemand tegen het lijf lopen die twee hoofden heeft, vier armen en vier benen. Zo’n gebeurtenis kan twee dingen betekenen. Misschien is er sprake van een nieuw soort mens. Mogelijkheid twee: u moet uw ogen laten nakijken.
In augustus dook er bij een experiment in het Japanse laboratorium voor deeltjesonderzoek KEK in Tsukuba iets heel vreemds op: een subatomair deeltje dat op het eerste gezicht een soort ‘dubbeldeeltje’ is. Het meerkoppige monster is intussen ook waargenomen in het Amerikaanse Fermilab in Illinois, dat de ontdekking meteen uitriep tot ‘waarneming van de maand’.
Dat slaat in als een bom in de toch al roerige wereld van het deeltjesonderzoek. De ontdekking van X(3872), zoals het deeltje heet, kan betekenen dat de alom gerespecteerde theorie van de ‘kwantumchromodynamica’ (QCD) moet worden bijgesteld: de theorie die beschrijft hoe pakketjes quarks precies in elkaar zitten. Maar het is ook denkbaar dat de onderzoekers een geheel nieuwe zijnsvorm van materie hebben ontdekt, en dat X een raadselachtige klasse molecuulachtige deeltjes vertegenwoordigt waarover theoretici al dertig jaar filosoferen.
En dan te bedenken dat de Japanners eigenlijk gewoon op zoek waren naar iets heel anders, een deeltje genaamd Psi2. In de KEK-deeltjesversneller schoten de Japanners elektronen en hun tegenhangers (positronen) tegen elkaar, in de hoop dat Psi2 zou opduiken in de deeltjesfontein die zo’n botsing oplevert. Maar tot verbazing van de onderzoekers was het deeltje dat zich vertoonde een flinke slag zwaarder dan Psi2 volgens de QCD-theorie zou moeten zijn. En er was meer raars aan de hand: zo viel het nieuwe deeltje op een heel andere manier dan verwacht uit elkaar.
Het blijft natuurlijk een onzichtbaar klein deeltje, maar gemeten naar subatomaire begrippen is X werkelijk een joekel. X weegt 3872 mega-elektronvolt, haast even zwaar als een compleet heliumatoom. Bovendien bleef het deeltje één triljardste (10 tot de min 21e) seconde bestaan. Dat lijkt weinig, maar in de deeltjeswereld is dat haast een eeuwigheid.
Curieuze bijkomstigheid is dat X(3872) ongeveer even zwaar is als twee zogeheten D-mesonen, een deeltje dat bestaat uit twee quarks. Het lijkt dan ook wel alsof X een ‘dubbelmeson’ is, met vier in plaats van twee quarks erin. Zoiets is ongehoord, want deeltjes komen in de regel uitsluitend in pakketjes van twee of drie quarks.
Maar er zijn ook meer alledaagse mogelijkheden, zegt Eric Laenen, natuurkundige bij het Amsterdamse centrum voor hoge-energiefysica Nikhef. Zo zou X(3872) een ander deeltje kunnen zijn in een meer energierijke, aangeslagen toestand. Of misschien is X een soort molecuul van twee gewone mesonen, die om elkaar heen draaien. “Het is heel moeilijk om te zeggen wat het zou kunnen zijn. Het is in elk geval wel een ontdekking.”
De natuurkunde heeft onderhand geleerd een open oog te houden voor buitenissige mogelijkheden. Nog in juli dook er in Osaka plotseling een deeltje op met vijf quarks erin, een zogeheten pentaquark. Net als het pentaquark werd ook het bestaan van het vierkoppige ‘tetraquark’ voorspeld in de jaren zeventig.
Voorlopig zijn de ogen gericht op de kwantumchromodynamica zelf. Want ook dat weten natuurkundigen: als er iets raars gebeurt, is er dik kans dat er ergens in de wiskunde iets niet helemaal snor zit. Probleem is daarbij alleen wél dat de QCD onderhand een zeer respectabele theorie is, die er al jarenlang in slaagt de uitkomst van allerlei experimenten accuraat te voorspellen. Vind in zo’n deugdelijk bouwwerk maar eens een barstje.
Zo dramatisch is het allemaal niet, zegt Laenen. “Het is iets teveel gezegd dat de QCD nu helemaal moet worden aangepast. De fundamentele wetten van quarks en gluonen zijn niet in gevaar. Het is eerder zo dat de dynamica van dit soort zeer complexe systemen nog niet goed is beschreven.”
Genoegen schept Laenen uit iets anders: dat de oudere deeltjesversnellers nog steeds leuke ontdekkingen kunnen opleveren. “De kranten staan vol met berichten over steeds grotere, snellere versnellers. Maar hieruit blijkt eens te meer dat je met kleinschaliger experimenten ook heel aardige dingen kunt vinden. Door enorm veel botsingsexperimenten uit te voeren en heel goed te meten, kun je ook heel zeldzame verschijnselen vinden.”
De afgelopen lente dook er in een deeltjesexperiment op het Californische Stanford Laboratorium ook al een deeltje op dat misschien vier quarks telt, een 2317 mega-elektronvolt zwaar deeltje dat daarom Ds(2317) heet. Hoewel er even opschudding was, betrof het waarschijnlijk gewoon het al bekende Ds-meson, maar dan in een andere energetische toestand.
-------------------- People are like pieces of a puzzle. We all fit together, but not all of us connect. Berichten: 6985 | Plaats: Zeist | Geregistreerd: Jul 2002
| IP: Gelogd |
UBBFriend: Email deze pagina naar iemand!
Printer-versie van dit onderwerp
