CERN、新しいペンタクォークを発見

Image: CERN

スイスの欧州原子核研究機構（CERN）の実験グループは2019年3月26日、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）を使った実験データから、新しい「ペンタクォーク」を発見したと発表した。実験データの精度が上がったことで、過去に発見したペンタクォークについても新たな知見を得た。

クォークモデルでは強い相互作用で結びついた粒子をハドロンと呼び、クォーク－反クォーク対からなる中間子や、3つのクォークからなるバリオンが多く知られている。しかし、理論上は4つ以上のクォークからなるハドロンの存在も否定できず、それらはエキゾチックハドロンと呼ばれている。

クォーク4つと反クォーク1つからなるペンタクォークもその1つで、クォークモデルの発表から約50年後の2015年に、ようやくLHCb実験グループが「Pc（4450）+」「Pc（4380）+」を発見した。なお、かっこの中の4桁の数字は質量（単位：MeV/c2）を表す。

前回のLHCのRun 1データに加えて、衝突エネルギーを上げたRun 2データを解析に使用したところ、新たに「Pc（4312）+」を確認。7.3σと統計的にも有意で、新しい粒子を発見したと考えてよい。この粒子は陽子とJ/ψ粒子に崩壊する。

さらに質量スペクトルの詳細な解析から、Pc（4450）+は2つのピークを持っていることが分かった。つまり、実際には「Pc（4440）+」と「Pc（4457）+」であるとも考えられる。

5つのクォークがどのように結合しているのか結論付けるには、さらなる実験と理論の研究が必要だ。現状では、1つのハドロンになっている、もしくは、中間子とバリオンが結合していると考えている。