Gebaseerd op complexe simulaties van kwantumchromodynamica uitgevoerd met behulp van de K-computer, een van de krachtigste computers ter wereld, de HAL QCD-samenwerking, bestaande uit wetenschappers van het RIKEN Nishina Center for Accelerator-based Science en het RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS) programma, samen met collega's van een aantal universiteiten, hebben een nieuw type "dibaryon" voorspeld - een deeltje dat zes quarks bevat in plaats van de gebruikelijke drie. Door te bestuderen hoe deze elementen zich vormen, kunnen wetenschappers de interacties tussen elementaire deeltjes in extreme omgevingen begrijpen, zoals het interieur van neutronensterren of het vroege heelal, kort na de oerknal.

Deeltjes die bekend staan ​​als "baryonen" - voornamelijk protonen en neutronen - zijn samengesteld uit drie quarks die stevig aan elkaar zijn gebonden, met hun lading afhankelijk van de "kleur" van de quarks waaruit ze bestaan. Een dibaryon is in wezen een systeem met twee baryonen. Er is één bekend dibaryon in de natuur - deuteron, een deuterium (of zwaar-waterstof) kern die een proton en een neutron bevat die zeer licht gebonden zijn. Wetenschappers hebben zich lang afgevraagd of er andere soorten dibaryons zouden kunnen zijn. Ondanks zoekopdrachten, geen andere dibaryon is gevonden.

De groep, in werk gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , heeft nu krachtige theoretische en computationele hulpmiddelen gebruikt om het bestaan ​​van een "meest vreemde" dibaryon te voorspellen, bestaande uit twee "Omega-baryons" die elk drie vreemde quarks bevatten. Ze noemden het "di-Omega". De groep suggereerde ook een manier om naar deze vreemde deeltjes te zoeken door middel van experimenten met zware ionenbotsingen gepland in Europa en Japan.

De bevinding werd mogelijk gemaakt door een toevallige combinatie van drie elementen:betere methoden voor het maken van QCD-berekeningen, betere simulatie-algoritmen, en krachtigere supercomputers.

Het eerste essentiële element was een nieuw theoretisch raamwerk dat de "tijdafhankelijke HAL QCD-methode" wordt genoemd:het stelt onderzoekers in staat om de kracht tussen baryonen te extraheren uit de grote hoeveelheid numerieke gegevens die met behulp van de K-computer zijn verkregen.

Het tweede element was een nieuwe rekenmethode, het verenigde samentrekkingsalgoritme, wat een veel efficiëntere berekening van een systeem met een groot aantal quarks mogelijk maakt.

Het derde element was de komst van krachtige supercomputers. Volgens Shinya Gongyo van het RIKEN Nishina Center, "We hadden het geluk dat we de K-computer konden gebruiken om de berekeningen uit te voeren. Het maakte snelle berekeningen met een groot aantal variabelen mogelijk. Toch, het heeft bijna drie jaar geduurd voordat we tot onze conclusie over de di-Omega kwamen."

De toekomst bespreken, Tetsuo Hatsuda van RIKEN iTHEMS zegt:"Wij geloven dat deze speciale deeltjes kunnen worden gegenereerd door de experimenten met zware ionenbotsingen die gepland zijn in Europa en in Japan, en we kijken ernaar uit om daar met collega's samen te werken om het eerste dibaryon-systeem buiten deuteron experimenteel te ontdekken. Dit werk zou ons hints kunnen geven om de interactie tussen vreemde baryonen (genaamd hyperonen) te begrijpen en om te begrijpen hoe, onder extreme omstandigheden zoals die gevonden worden in neutronensterren, normale materie kan overgaan in wat hyperonische materie wordt genoemd - bestaande uit protonen, neutronen, en vreemde-quarkdeeltjes genaamd hyperonen, en uiteindelijk tot quark materie samengesteld uit up, down en vreemde quarks."