חלקיק מוזר וקסום

חלקיק שנצפה במעבדות פרמילאב מתנהג שונה מהמצופה; משך זמן החיים שלו ואופן התפרקותו לחלקיקים אחרים אינם מובנים

מיכל סחף, גלילאו

החלקיק שנצפה הוא מֶזון – חלקיק המורכב מקווארק ואנטי-קווארק, אשר הכוח הגרעיני החזק קושר ביניהם. הקווארקים במקרה זה הם קווארק “מוזר” (strange), שהוא קל יחסית, ואנטי-קווארק “קסום” (charm) , שהוא חלקיק כבד. זהו המזון הכבד ביותר שנצפה עד כה מבין המזונים המורכבים מחלקיק קל וחלקיק כבד. מזונים כאלה הם קלים יחסית לטיפול מתמטי, מאחר שבתנועה היחסית בין שני החלקיקים ניתן להניח כי החליק הכבד נמצא במנוחה ורק החלקיק הקל נע ביחס אליו.

מזון וחיים
זמן החיים של מזון כזה, שבסופו הוא מתפרק למזונים קלים ממנו, צפוי להיות קצר – כה קצר עד שקשה להבחין בו. אך בפועל מזון זה מתקיים למשך זמן רב יותר מקרוביו הקלים ממנו. הדבר מפתיע, משום שבהנחה שכל הפרמטרים האחרים לא משתנים, מאסת המזון היא הקובעת את משך החיים שלו, וככל שהוא כבד יותר, כך זמן החיים שלו קצר.

במזון האמור, “הפרמטרים האחרים” הם שהופכים אותו למעניין. בנוסף לזמן החיים שלו, שהוא ארוך פי שלושה מזה של מזונים קלים יותר, גם אופן ההתפרקות שלו תמוה: כאשר חלקיק מתפרק, קיימים מספר מסלולים אפשריים, כל אחד מהם בעל הסתברות אופיינית. התפרקותו של מזון כזה יכולה להניב אחד משני מזונים קלים: מזון אֶטַא או קאון.

היבטים של כוח גרעיני

כל התפרקות כזו מניבה, בנוסף למזון הקל, כמה חלקיקים נוספים שאינם רלוונטיים לענייננו. ניתן לחשב את ההסתברות לכל אחד מן האירועים. בפועל, מסתבר, נצפה עודף של חלקיקי אטא; ההתפרקות הזו שכיחה פי 6 מהצפוי. נראה שהדבר מעיד על היבטים חדשים ומעניינים של אופן פעולת הכוח הגרעיני החזק בתוך המֶזון.

קבוצת המחקר (Segmented Large X baryon Spectrometer), הכוללת מכוני מחקר מרחבי העולם (וביניהם גם אוניברסיטת תל-אביב) השתמשה בנתונים מניסוי שבוצע במאיץ Tevatron ועסק בחקירת התנגשויות בין פרוטונים מואצים למטרות נייחות של יהלום ונחושת. הניסוי הופסק בפועל בשנת 1997, אך ניתוח הנתונים שבוצע כעת, חושף את החלקיק החדש על התנהגותו המוזרה.