Nieuw deeltje bevat vier quarks

Een nieuw instabiel subatomisch deeltje bestaat uit vier quarks, een zeer ongebruikelijk aantal. Dat rapporteren twee teams van deeltjesfysici (Physical Review Letters, 21 juni).

De onverwachte ontdekking van het deeltje, Zc(3900) gedoopt, werpt nieuw licht op de theorie die de zogeheten ‘sterke kernkracht’ tussen quarks beschrijft. Quarks vormen het grootste deel van de materie om ons heen. Protonen en neutronen, de bestanddelen van atoomkernen, bestaan elk uit drie quarks. En een hele dierentuin van deeltjes die in kosmische straling en in deeltjesversnellers wordt gevonden, bestaat uit twee quarks per deeltje.

Fysici bestuderen de sterke kernkracht door deeltjes in versnellers met grote snelheid te laten botsen, en de brokstukken te bestuderen. Maar gek genoeg zijn berekeningen met deze ‘quantumchromodynamica’ veel moeilijker voor minder snelle quarks, zoals die in atoomkernen. Waarom zien we alleen twee- en driequarkdeeltjes? Is vier of meer principieel onmogelijk, of alleen heel zeldzaam?

Dat laatste, suggereert de dubbele ontdekking met deeltjesversnellers in Peking en in het Japanse Tsukuba. Beide teams lieten maandenlang elektronen en positronen (antideeltjes van elektronen) op elkaar botsen. Ze concludeerden dat in 307, respectievelijk 159 botsingen heel even (10-23 seconden) een ‘tetraquark’ ontstond. Vermoedelijk bestaat zo’n deeltje uit twee quarks en twee antiquarks die elkaar (heel even) vasthouden. Tetraquarks werden al eerder gespot, maar het bestaan ervan was nooit door andere teams bevestigd.

Bruno van Wayenburg