deelbaar quark rammelt aan fundamenten deeltjesfysica - 8/2/1996

Een groep natuurkundigen die' werkzaam is aan de Fermi-deel jesversneller bij Chicago in de
Verenigde Staten heeft aanwijzingen gevonden dat quarks, de `kleinste' bouwstenen van de ma;
terie, niet ondeelbaar (elementair) zijn, maar zelf ook uit samenstellende deeltjes zijn opgebouwd, dit boegbeeld van de deeltjesfysica had voorspeld dat de topquark, de zwaarste der quarks, bestond.

Mochten quarks — een fantasiewoord uit de roman Finnegans Wake van James Joyce uit
1939 — inderdaad samengestelde deeltjes blijken te zijn, dan loopt het Standaardmodel gevaar.

De CDF-onderzoeksgroep (Collider Detector at Fermilab) heeft in 's werelds krachtigste deeltjes-
versneller, de Tevatron, botsingen bestudeerd tussen protonen en anti-protonen. Deze deeltjes zijn ieder opgebouwd uit drie quarks, bij elkaar gehouden door 'lijmdeeltjés': gluonen. Wanneer
protonen en de (tegengesteld geladen) anti-protonen elkaar met praktisch de lichtsnelheid treffen, zullen individule quarks uit die deeltjes elkaar in de meeste gevallen schampen. Maar in een enkel geval raken ze elkaar kop-op-kop en ontstaat er een lawine aan afgeleide deeltjes, waarvan de massa via Einsteins formule E = mc2 deels uit-energie-vrijkomt.

Fysici vergeleken bij hun botsingen tussen quarks de waargenomen deeltjes direct na de klap
met de voorspellingen van de quantumchromodynamica (QCD ), de wiskundige theorie die in het
Standaardmodel de wisselwerking tussen quarks beschrijft. Bij lagere botsingsenergie zijn de meetresultaten en theorie prima met elkaar in overeenstemming. Maar wanneer de botsingsenergie zo hoog wordt dat de protonen en anti-protonen elkaar tot op een
duizendste deel van hun diameter naderen, treden er afwijkingen op die oplopen tot 50 procent van de voorspelde waarde.

De meetapparatuur is zeer complex en het zijn meestal afgeleide verschijnselen die het bewijs leveren, Daarbij gaat het om een aantal events in een zee van ruis. Een mogelijkheid is dat, net als bij het Rutherford-atoom, een quark een harde pit heeft.