Άρθρα

Τα βαρυόνια είναι σωματίδια σαν τα πρωτόνια και τα νετρόνια που συνίστανται από τρία κουάρκ, όπως επίσης και τα λιγότερο γνωστά υπερόνια, τα οποία περιέχουν τουλάχιστον ένα παράξενο κουάρκ. Οι φυσικοί μελετούν τα υπερόνια για να κατανοήσουν τις αλληλεπιδράσεις των βαρυονίων.  Ένα πείραμα, γνωστό ως πείραμα J-PARC E07, αποκάλυψε μια πολύ σπάνια αλληλεπίδραση στην οποία ένα υπερόνιο με δύο παράξενα κουάρκ συνδέεται με έναν κανονικό πυρήνα. Μετρώντας με ακρίβεια πώς διασπάται αυτός ο «υπερπυρήνας», προσδιορίστηκε η ενέργεια σύνδεσης των σωματιδίων.

Στο εν λόγω πείραμα, χρησιμοποιώντας τον επιταχυντή J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) δημιουργήθηκε μια δέσμη μεσονίων Κ η οποία συγκρούστηκε με στόχο από διαμάντι (άνθρακα). Οι συγκρούσεις με τον στόχο παρήγαγαν υπερόνια, συγκεκριμένα Ξ⁻ υπερόνια που αποτελούνται από δύο παράξενα και ένα κάτω κουάρκ. Αυτά τα υπερόνια διέσχιζαν μια σειρά από φωτογραφικά φύλλα που κατέγραφαν τις διαδρομές των σωματιδίων. Χρησιμοποιώντας ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ταυτοποίησης ίχνους, οι πειραματιστές εξήγαγαν ένα γεγονός στο οποίο ένα υπερόνιο Ξ⁻ συνδέθηκε με έναν πυρήνα αζώτου, σχηματίζοντας έναν διπλά παράξενο υπερπυρήνα.

Πολύ λίγοι διπλά παράξενοι υπερπυρήνες είχαν παρατηρηθεί στο παρελθόν—στην πραγματικότητα τα γεγονότα είναι τόσο σπάνια που συχνά παίρνουν τα δικά τους ονόματα. Έτσι, ομάδα του επιταχυντή J-PARC E07 βάφτισε το γεγονός που ανίχνευσε, IBUKI, από το όνομα ενός βουνού που βρίσκεται στο μεγαλύτερο νησί της Ιαπωνίας. Αναγνωρίζοντας τα προϊόντα διάσπασης σε αυτό το γεγονός, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα υπερόνια Ξ⁻ συνδέονται με πυρήνες αζώτου σε μια ενέργεια 1,27 MeV, η οποία συμφωνεί με τις θεωρητικές προβλέψεις. Καθώς επεξεργάζονται περισσότερα δεδομένα, οι ερευνητές αναμένουν να βρουν περίπου δέκα ακόμη γεγονότα Ξ-υπερονίων, τα οποία θα μπορούσαν να δώσουν πληροφορίες για την πυρηνική φυσική καθώς και για τις θεωρίες των μοντέλων που περιγράφουν τους αστέρες νετρονίων.