Kaks sõltumatut, vastavalt Jaapanis ja Hiinas asuva osakestekiirendi töörühma on leidnud märke neljast kvargist koosneva osakese olemasolust. Abstraktselt Z_c(3900)'ks nimetatud osake oleks esimene omataoline, andes märku, et aine ehitust selle alustasandil kirjeldava mudeli kohta on veel palju õppida.

Higgsi bosoni avastamisega suudeti viimaks kinnitada kõikide osakestefüüsika põhialuse poolt ennustavate fundamentaalosakeste olemasolu. Üks standardmudeli kuuest aineosakesest koosnev perekond – kvargid – saab omakorda tugevat jõudu vahendavate gluuonite abiga moodustada keerukamaid struktuure, nagu kolmest kvargist koosnevaid prootoneid ja neutroneid. Ent liitosakesed ei pea tingimata koosnema kolmest kvargist. Eksisteerib terve rida mesoniteks kutsutavaid osakesi, mis koosnevad kvargist ja ühest antikvargist.

Kuigi füüsikud mõistavad üpris hästi, kuidas kaks teineteise lähistel asuvat kvarki teineteist mõjutavad, ei suuda teooria hästi ennustada, millised kvarkide kombinatsioonid stabiilsed on. Vaid senistest kogemustest juhindudes saab öelda, et neljast kvargist koosnevaid osakesi tänapäeva maailmas tavatingimustel ei eksisteeri. See ei tähenda, et eksootilisi osakesi enam ei leita. Kaheksa aastat tagasi nähti Y(4260)'ks kutsutavat osakest, milles lisaks kahele kvargile ja neid teineteise külge kleepivatele gluuonitele leidus veel üks lisagluuon, mis näis olevat kvarkide püsiv kaaslane.

Jaapanis ning Hiinas elektronide ja nende antiosakeste positronide põrgatamise läbi müstilist osakest uurida üritavad töörühmad on aga nüüd leidnud veel ühe eksootilise osakese. Z_c(3900) tekib Y(4260) lagunemise käigus. Jaapanis läbiviidavas Belle eksperimendis nähti 159 taolist osakest. Võimalus statistiliseks vingerpussiks on 1:3,5 miljonile. Neljast kvargist koosnevaid osakesi nägi ka BESIII. Pekingis toimunud kokkupõrgete käigus tekkis neid 307. Tõenäoliselt koosneb see lisaks sarmikale- (charm) ja antisarmikale kvargile (anticharm) veel mõnest teisest kvargist, kuna Z_c lagunemisel tekkivate osakeste kogulaeng on nullist erinev.

Teoreetikud on tulemuse tõlgendamisel jagunenud kahte leeri. On tõepoolest võimalik, et tegu on neljast kvargist koosneva osakesega, kus need üksteisega tihedalt seotud on. Viimane annaks mõista, et aine saab koosneda ka eksootilisematest ehituskividest ja annaks juhiseid teiste võimalike kvarkide kombinatsioonide leidmiseks. Teise tõlgenduse kohaselt on Z_c hoopis lõdvalt seotud mesonmolekul. Samas peaks see olema ebastabiilsem, kui selle koostisosadeks olevad mesonid. Ent struktuur ei näi enne lagunemist jagunevat, soosides pigem neljast kvargist koosneva osakese olemasolu.

Ent nii või teisiti pakub leid võimalust jõuda universumist paremale arusaamisele. Vaid aeg ja edasised kokkupõrked näitavad, kas füüsikutel on vaja osakeste loomaaeda veelgi laiendada.

Töörühmade uurimused ilmusid ajakirjas Physical Review Letters. (1;2)

Toimetas Jaan-Juhan Oidermaa