Một phân tích sơ bộ của dữ liệu thu bởi nhóm hợp tác LHCb tại phòng thí nghiệm vật lí hạt sơ cấp CERN ở gần Geneva khiến người ta nghi ngờ khẳng định mới đây của các nhà vật lí thuộc thí nghiệm D0 tại Fermilab ở Mĩ rằng họ đã khám phá một hạt lạ chứa bốn quark. Đặt tên là X(5568), tetraquark mới được cho là chứa quark “up” (lên) và “bottom” (đáy) cùng với các phản quark “down” (xuống) và “strange” (lạ). Các quark thường nhóm lại theo cặp để tạo thành meson hoặc theo bộ ba để tạo ra baryon.
Hạt mới có khối lượng 5568 MeV/c2 được tìm thấy trong dữ liệu va chạm proton-phản proton mà thí nghiệm D0 thu thập trong hơn 9 năm trời. Trong một bài báo gửi đăng tạp chí Physical Review Letters và có trên arXiv, nhóm D0 đã nhận dạng hạt tetraquark với ý nghĩa thống kê 5,1σ. Giá trị đó cao hơn con số 5σ thường là cần thiết cho một khám phá trong ngành vật lí hạt sơ cấp.
Các nhà vật lí làm việc tại thí nghiệm LHCb ở CERN chưa có thể tìm thấy tetraquark X(5568). Ảnh: Peter Ginter/CERN)
Tuy nhiên, thay vì dò tìm bản thân hạt X(5568), các nhà vật lí D0 nhận dạng các cặp meson Bs và meson pi sinh ra khi hạt X(5568) phân hủy. Họ tìm thấy có thừa 133 cặp như thế trên mức nền. Mỗi cặp có năng lượng tổng cộng khoảng 5568 MeV, tương ứng với khối lượng của hạt tetraquark.
Như vậy, X(5568) cũng phải được tạo ra trong các va chạm proton-proton tại Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) ở CERN. Thí nghiệm LHCb – được thiết kế để phát hiện meson B – là nơi lí tưởng để nghiên cứu hạt tetraquark mới. Tuy nhiên, thật không may, các nhà vật lí làm việc ở LHCb chẳng tìm thấy bằng chứng nào cho X(5568), mặc dù họ đã phân tích số sự kiện meson Bs nhiều gấp 20 lần so với đội D0.
Các tetraquark thu hút sự quan tâm của cộng đồng vật lí hạt sơ cấp bởi vì đa số hadron đã biết hoặc là meson, gồm một quark và một phản quark, hoặc là baryon, gồm ba quark. Lí thuyết lực hạt nhân mạnh – sắc động lực học lượng tử (QCD) – cho phép các loại baryon lạ khác với bốn quark (tetraquark) hoặc năm quark (pentaquark). Nhưng dùng QCD làm toán thì cực kì khó, nên chẳng ai rõ các cấu hình tetraquark hoặc pentaquark là có thể hay không.
X(5568) đặc biệt thu hút boqir vì nó chứa bốn mùi quark và phản quark riêng biệt. Cấu hình này không giống với các tetraquark và pentaquark đã biết, chúng đều có chứa một cặp quark/phản quark duyên (charm quark). Điều này khiến một số nhà vật lí cho rằng charmonium – một trạng thái liên kết của một quark và phản quark duyên – tạo ra một “cái lõi” mà quanh đó các tetraquark và pentaquark có thể hình thành.
Nguồn: physicsworld.com
