Descrição da imagem: Visualização artística das interações entre partículas instáveis. Fonte da imagem: Astronoo IA.
Cada partícula contém uma energia colossal, regida por mecanismos sutis e complexos, estudados no contexto da fascinante física das partículas.
Os quarks e os léptons são as partículas elementares que constituem toda a matéria ordinária que conhecemos, enquanto os bósons são os mediadores das forças fundamentais da natureza.
Os prótons e os nêutrons são partículas compostas, constituídas por um conjunto complexo de quarks ligados entre si por gluões.
O pentaquark é uma partícula composta com uma estrutura mais complexa do que a de um próton. Os pentaquarks são partículas subatômicas exóticas compostas por cinco quarks.
Um pentaquark é composto por quatro quarks ($q$) e um antiquark ($\bar{q}$), o que pode ser escrito simbolicamente como $(qqqq\bar{q})$. Esta estrutura permite uma grande diversidade de combinações possíveis, tornando seu estudo particularmente complexo.
Ao contrário do próton, os pentaquarks são extremamente instáveis e se desintegram rapidamente em outras partículas, como mésons ou bárions.
É impossível isolar um único quark porque a interação forte, que os mantém unidos, torna-se mais intensa à medida que os quarks se afastam. Este fenômeno é conhecido como "confinamento de quarks".
Por outro lado, quando os quarks estão muito próximos uns dos outros, a interação forte enfraquece, dando origem a uma propriedade chamada "liberdade assintótica".
Os pentaquarks são detectados indiretamente em experimentos de física de altas energias (como no LHCb no CERN) graças aos produtos de sua desintegração.
Os pentaquarks foram detectados experimentalmente em 2015. Esta descoberta permitiu confirmar a existência de formas exóticas de matéria previstas teoricamente desde os anos 1960.
Descrever um pentaquark como um arranjo sutil de um bárion e um méson é uma descrição parcial e plausível, mas também se contemplam outras configurações, como o estado compacto.