تزايد الأدلة على وجود رباعيات الكوارك بمساعدة مصادم الهدرونات الكبير

تحوي البروتونات على أعداد كبيرة من الكواركات والكواركات المضادة، غير أن ثلاثة منها، والمسماة بكواركات فالينس، هي التي تشكل الشحنة الموجبة للبروتون، ولهذا يسمى البروتون بثلاثي الكواركات.

تعتبر الجسيمات ثنائية وثلاثية الكواركات مألوفة في تاريخ الفيزياء، مما حول الاكتشاف الذي حصل مؤخراً للجسيمات رباعية الكواركات "tetraquarks" وخماسية االكواركات "pentaquarks" إلى معركة صعبة نظراً لأنه قوبل بالكثير من التشكيك. في 2003، تم رصدجسيمات في حالتها رباعية الكواركات لأول مرة في تجربة "بل" في اليابان، غير أن الدليل لم يكن قاطعاً، ومنذ ذلك الحين أعلنت عدة مراكز بحثية مثل بل ومختبر فيرمي، عن مشاهدات مشابهة، ولكن لم تتمكن أي مؤسسة من تقديم الدليل الحاسم على وجود هذه الجسيمات.

أخيراً في عام 2014، أكد مصادم الهدرونات الكبير وجود رباعي الكواركات، والآن فقد حدد وجود أربع جسيمات إضافية من هذا النوع، وهو اكتشاف مؤكد نظراً لوجود دليل صلب يثبت وجود هذه الجسيمات بشكل نهائي. يقول الفيزيائي كاي يي من جامعة أيوا، المشارك في تجربة كاشف المصادم في مختبر فيرمي والتجربة المشتركة بين مختبر فيرمي، وجامعة كولومبيا، وMIT : "لقد كان الطريق إلى هذا الاكتشاف طويلاً جداً".

سميت هذه الجسيمات الغريبة بناء على كتلها مقدرة بواحدة ميجا إلكترون-فولت: X(4140), X(4274), X(4500), X(4700). يتألف كل من هذه الجسيمات بشكل كامل من الكواركات الثقيلة: اثنان من الكواركات الساحرة "charm quarks" واثنان من الكواركات الغريبة "strange quarks" مرتبة بطريقة فريدة، وكل منها ذو بنية داخلية مختلفة من حيث الكتلة والأرقام الكمومية. يقول بروفسور الفيزياء توماز سكوارنيكي من جامعة سيراكيوز: "تتصرف الكواركات داخل هذه الجسيمات كما تتصرف الإلكترونات في الذرة، حيث يمكن إثارتها لتقفز إلى مدارات طاقية أعلى. التشكيل الطاقي لهذه الكواركات يعطي كل جسيم كتلتها وهويتها المميزة. لقد اكتشفنا منظومة فريدة من نوعها، لدينا أربع جزيئات غريبة من نفس النوع، وهي المرة الأولى التي نرى فيها شيئاً كهذا، وقد بدأنا التمييز بين نماذجنا النظرية بالاستعانة بهذا الاكتشاف"