Oleh: Dr. Mohd Faudzi Umar
Pensyarah Fizik
Universiti Pendidikan Sultan Idris
Pada 5 Julai 2022, kumpulan penyelidik LHCb (Large Hadron Collider beauty) telah mengumumkan penemuan tiga jenis zarah eksotik baharu iaitu sepasang zarah tetrakuark, satu zarah tetrakuark dan pentakuark dalam Seminar LHC [1]. Zarah-zarah eksotik tersebut adalah sepasang kuark T(2900) iaitu csud (charm, anti-strange, anti-up, down) dan csud (charm, anti-strange, up, anti-down), tetrakuark X(3960) iaitu ccss (charm, anti-charm, strange, anti-strange) dan pentakuark P(4338) iaitu ccsud (charm, anti-charm, strange, up, down), secara tidak langsung menambahkan koleksi zarah-zarah baharu dalam Zoo Zarah LHC [2], menjadikan koleksinya 66 zarah.
Kuark adalah zarah keunsuran yang terdiri daripada enam perasa iaitu up, down, charm, strange, top dan bottom. Kebiasaannya zarah-zarah tersebut wujud secara berdua (kategori meson) atau bertiga (baryon) yang membentuk zarah hadron (komposit zarah keunsuran terdiri daripada dua atau tiga kuark) seperti proton iaitu uud (up, up, down) dan neutron iaitu udd (up, down, down). Kedua-dua zarah tersebut yang membentuk nuklei bagi sesuatu atom. Walau bagaimanapun, agak jarang kita mendapati zarah-zarah keunsuran ini membentuk empat-kuark (tetrakuark) mahupun lima-kuark (pentakuark). Zarah-zarah hadron eksotik ini telah diramalkan secara teori sekitar enam dekad yang lalu, meskipun kemampuan untuk mencerap dapat dicapai sekitar dua dekad lalu.
Zarah-zarah eksotik yang ditemui sama ada tetrakuark atau pentakuark, mengandungi charm dan anti-charm dengan dua atau tiga kuark terdiri daripada up, down atau strange atau anti-kuark ketiga-tiganya. Dua tahun lalu, LHCb telah menemui tetrakuark yang terdiri daripada dua charm dan dua tetrakuark terdiri daripada campuran anti-charm, up, down dan anti-strange. Kemudian, tahun lepas pula menemui zarah terakuark dengan dua charm, up dan anti-down. Buat julung-julung kalinya, penemuan terbaru oleh LHCb iaitu pentakuark yang mengandungi strange iaitu terdiri daripada charm, anti-charm, up, down dan strange. Penemuan ini jarang-jarang dicerap, di mana ia terhasil daripada pereputan zarah meson B. Lebih meyakinkan lagi, penemuan ini mencapai 15 signifikan sisihan piawai, sudah memadai dalam pencerapan sesuatu zarah dalam penyelidikan fizik zarah.
Tetrakuark jenis kedua adalah bercas dua positif iaitu csud, dan ia dicerap bersama-sama dengan tetrakuark yang neutral ccss melalui analisis pereputan meson B bercas positif dan neutral. Tetrakuark ini masing-masing dicerap dengan signifikan sisihan piawai 6.5 bagi tetrakuark bercas dua positif dan signifikan sisihan piawai 8 bagi tetrakuark neutral, di mana kedua-dua tetrakuark tersebut pertama kali dicerap.
Tetrakuark dan pentakuark yang mengandungi kuark strange adalah jarang-jarang berlaku bahkan membuka dimensi baharu dalam koleksi zarah. Sejak 1950an, Zoo Zarah mulai ditemui dan membawa kepada model kuark pada 1960an, penemuan eksotik tersebut mungkin membentuk zoo zarah yang kedua. Disamping itu, ia membantu ahli fizik bagi memahami bagaimana perasa kuark lain terikat bersama. Menyatukan model-model hadron eksotik sedia ada, dan membolehkan kita mencerap sifat-sifat baharu tetrakuark dan pentakuark tersebut.
ISTILAH
zarah keunsuran = elementary particles
RUJUKAN
[1] Chen Chen (5 Julai 2022). Particle Zoo 2.0: New tetra- and pentaquarks at LHCb. indico.cern.ch/event/1176505/[2] New particles discovered at the LHC. nikhef.nl/~pkoppenb/particles.html
