Tetrakvark je subatomární částice složená ze dvou kvarků a dvou antikvarků spojených dohromady. Kvarky mají baryonové číslo +1/3, antikvarky −1/3, takže výsledná částice má celkové baryonové číslo 0, tudíž je klasifikována jako exotický mezon.
Dosavadní experimentální výsledky objevů a nezávislého potvrzení tetrakvarků lze shrnout do následujícího přehledu (názvy částic či pozorovaných rezonančních stavů zpravidla obsahují v závorce číselnou hodnotu, vyjadřující klidovou hmotnost odpovídající částice v MeV/c2): V roce 2003 byla v experimentu BELLE v Japonsku identifikována částice, pracovně pojmenovaná X(3872), o níž se předpokládalo, že by mohlo jít o tetrakvark. Výsledek byl však neprůkazný. Další možný kandidát byl identifikován v roce 2004 na urychlovači Tevatron ve Fermilabu, kde byl pozorován stav DsJ(2632). V roce 2007 v japonském experimentu Belle byl pozorován stav Z(4430), jakožto kandidát na tetrakvark cd; další pozorovaný stav Y(4660) by také mohl být kandidátem na tetrakvark. V roce 2009 byla ve Fermilabu pozorována částice Y(4140). V roce 2010 oznámili v německé laboratoři DESY po reanalýze výsledků spojených s mezonem Y(5S) existenci tetrakvarkových rezonancí. Roku 2013 přišel první potvrzený objev tetrakvarku nazvaného Zc(3900) nezávisle z experimentu BES III v Číně a z japonského BELLE. Experiment BES III přidal dalšího kandidáta na tetrakvark – Zc(4020). V roce 2012 byly v japonském experimentu Belle pozorovány tetrakvarky se skrytou krásou (obsahující kvark b a antikvark ) Zb(10610) a Zb(10650). V roce 2014 v experimentu LHCb byl v evropské laboratoři CERN potvrzen stav Z(4430) (poprvé objevený v roce 2007) s vysokou statistickou průkazností téměř 14 σ. V roce 2016 Fermilab publikoval objev tetrakvarku X(5568) se složením bu v experimentu D0︀, objev se však nepodařilo nezávisle potvrdit na LHCb v CERNu. V roce 2016 v experimentu LHCb byla v CERNu potvrzena částice X(4140) (objevená v roce 2009) a nově objeveny excitace X(4274), X(4500), X(4700) se stejným čtyřkvarkovým složením. Výsledky byly podpořené experimentem, jehož výsledky byly publikované v r. 2021. V r. 2020 byl v rámci experimentu LHCb publikován objev tetrakvarku X(6900), složeného ze dvou půvabných kvarků a dvou půvabných antikvarků, tedy všech čtyř kvarků jediné vůně, ale i tetrakvarku X(2900), který je prvním objeveným tetrakvarkem složeným z kvarků navzájem různých vůní (ud). Čínský experiment BESS III přidal objev kandidáta na první nabitý podivný tetrakvark se skrytým půvabem, Zcs(3985)– (tomu by odpovídalo složení cs). V roce 2021 byl publikován objev nových 4 tetrakvarků v CERNu. Dva patří do skupiny s kvarkovým složením cs, a sice X(4685) a X(4630); dva mají poprvé pozorované složení cu, a sice Zcs(4000)+ a Zcs(4220)+. V roce 2022 publikoval experiment LHCb v CERNu objev dvou nových typů tetrakvarků: nabitého Tacs0(2900)++ (s nábojem 2 e a složením uc) a neutrálního Tacs0(2900)0 (se složením dc). Jedná se o izospinový pár tetrakvarků s hmotností 2,908±0,011±0,02 GeV/c², jejich kvantová čísla spinu a parity jsou JP=0+. Stejný experiment oznámil také pozorování dříve předpovězeného tetrakvarku Tcc+ s dvojitým půvabem, jehož kvarkové složení je cc. Má hmotnost je přibližně 3 875 MeV/c², kvantová čísla spinu a parity jsou JP=1+. Pro potvrzení této interpretace pozorování je potřeba ještě zlepšit určení jeho hmotnosti. V roce 2023 byl publikován objev nového tetrakvarku s kvarkovým složením cd: TθψS1(4000)0, a také indicie existence prvního experimentálně pozorovaného tetrakvarku s dvojnásobným elementárním nábojem Tac0++ (kvarkové složení cu) a jeho izospinového neutrálního partnera Tac00 (kvarkové složení cd). Teoretická studie z r. 2024 potvrdila, že částice X(3960), pozorovaná v experimentu LHCb (CERN) v r. 2022, je tetrakvarkem s předpokládaným složením cs. Týmová spolupráce z experimentů ATLAS a CMS nezávisle potvrdila objev tetrakvarku X(6900) z roku 2020, složeného ze dvou půvabných kvarků a dvou půvabných antikvarků, a doplnila jej o další dva tetrakvarky stejného složení, X(6600) a X(7100). Vyhodnocením jejich rozpadů se u nich s dobrou věrohodostí podařilo určit tři důležité charakteristiky – spin (2ħ) a kvantová čísla parity (+1) a nábojového sdružení (+1).
U mnohých čtyřkvarkových stavů je problémem rozlišit skutečně silnou interakcí vázaný stav čtyř kvarků od tzv. mezonové molekuly čili deusonu, dvou mezonů vázaných zbytkovou silnou interakcí podobně jako jsou vázány proton a neutron v deuteronu. Hypotézy těsně vázaných čtyř kvarků a volněji vázaných dvou dikvarků mezonového typu byly testovány u čtyřkvarků X(6600), X(6900) a X(7100), u kterých nevznikají asymetrie dané rozdílnými hmotnostmi elementárních částic, protože jsou složené jen z půvabných kvarků a půvabných antikvarků. Určené kvantové charakteristiky JPC = 2++ nevylučují ani jednu z hypotéz, nicméně výsledky favorizují strukturu se čtyřmi vzájemně těsně vázanými kvarky.
Pokračují i teoretické práce na objasnění možné stability čtyřkvarkových stavů. V roce 2017 byly dvěma skupinami teoretiků publikovány nezávislé studie ukazující na možnost čtyřkvarkových stavů bb rozpadajících se slabou interakcí, tedy s předpokladem relativně dlouhé doby života (10−13 s, tedy o několik řádů delší než u silně se rozpadajících rezonancí). V roce 2024 počítačové simulace poskytly silnou podporu pro existenci dalšího typu, tetrakvarku Tbc, který obsahuje dva těžké kvarky s vůněmi s a c, dva lehké kvarky (u, d).
Reference
Externí odkazy Aldebaran bulletin o možném objevu tetrakvarku
Kategorie:Elementární částice