2015 m. liepos 14 d. Europos branduolinių tyrimų organizacija (CERN) paskelbė, kad Didžiojo hadronų priešinių srautų greitintuvo (LHC) „b“ eksperimentas (LHCb) atrado naują dalelių rūšį – daleles, kurias sudaro penki kvarkai (pentaquarks).

Tokių dalelių egzistavimo galimybė buvo iškelta 1964 m., kada amerikiečių mokslininkas M. Gell-Mannas, nagrinėdamas dalelių simetriją, atrado, kad sunkiąsias daleles, vadinamas barionais, sudaro dalelės turinčios ±1/3 ar ±2/3 elektrono krūvio. Jos pavadintos kvarkais. Protonai ir neutronai sudaryti iš trijų kvarkų, o „lengvesnes“ daleles,  mezonus sudaro du kvarkai – kvarko ir antikvarko pora, tačiau gali susidaryti ir trijų ir dviejų kvarkų bei dviejų kvarko-antikvarko porų junginiai. Keturių kvarkų dalelę LHCb eksperimento mokslininkai atrado 2014 m. balandžio mėn.

Pav. 1. Dvi galimos pentakvarko konfigūracijos. Raidėmis pažymėti pentakvarką sudarantys kvarkai, kurių elektrinis krūvis yra: . u – (+2/3)e; d –  (-1/3)e,  c  – (+2/3)e, c – (-2/3)e (Danielio Dominguezo iliustracija). 

Dalelės atrastos, tačiau iškyla mįslė, kaip kvarkai sujungti tarpusavyje? Galimi du variantai, parodyti paveiksle: kvarkai gali būti tvirtai suglaudinti stipriojo ryšio jėgomis (kairėje), bet pentakvarką gali sudaryti ir gana silpnai surišti mezonas ir barionas (dešinėje). Jei bus įrodyta, kad pentakvarką sudaro silpnai, nors ir stipriosios sąveikos jėgomis, surišti mezonas ir barionas, bus atrasta, jog egzistuoja naujo tipo medžiagos: elementariųjų dalelių molekulės. Dabartiniu LHC eksperimento antrojo etapo metu tikimasi rasti šios mįslės atsakymą.

Už kvarkų modelio sukūrimą 1964 metais M. Gell-Mannui 1969 m. buvo suteikta fizikos Nobelio premija. Išskirtinis jo indėlis į elementariųjų dalelių sistemą pagrįstas „Aštuonmačio kelio“ („Eightfold way“) simetrijos atradimu ir šios simetrijos panaudojimu numatant naujų dalelių savybes, ką patvirtino vėlesni eksperimentai. Verta prisiminti atradimą, padarytą 1915 metais.  Vokietė matematikė Emmy Noether įrodė teoremą, kad fizikinio dydžio tvermės dėsniai atspindi pasaulio simetrijos požymį. Dėl šio atradimo jos indėlis fizikoje lyginamas su Pitagoro nuopelnais geometrijai. Tai tapo pagrindiniu instrumentu gilinantis į elementariųjų dalelių pasaulį, o naujos simetrijos atradimas padėdavo nustatyti dydį, kuriam galioja atitinkamas tvermės dėsnis.

Atrasta dalelė siejasi su sudėtingomis fizikos sritimis. Minėta „Aštuonmačio kelio“ simetrija atsiskleidė nustačius, kad stipriojoje sąveikoje (kuri laiko branduolyje surištus protonus ir neutronus) galioja dydžio, vadinamo izospinu, kurį atrado W. Heisenbergas, tvermės dėsnis, o ši naujoji simetrija susiejo izospino dydį ir kitos elementariųjų dalelių savybės, savotiško krūvio, kuri M. Gell-Mannas pavadino „keistumu“ (strangeness), dydžiu.

Pentakvarko savybes apsprendžia jį sudarantys kvarkai. Eksperimentai, tiriantys kaip kvarkai susiriša, įrodė, kad kvarkams, greta elektrinio, dar yra būdingas naujas krūvis, vėl to paties Gell-Manno pavadintas „spalva“ (colour). Jis yra trijų tipų. Šiems tipams buvo suteikti pavadinimai: raudona, žalia ir mėlyna, bei pripažinta, kad egzistuoja ir priešingi krūviai, pavadinti anti-spalvomis – anti-raudona, anti-žalia ir anti-mėlyna. Skirtingos spalvos kvarkai bei spalvą ir anti-spalvą turintys kvarkai gali susirišti ir sudaryti daleles. Taip, kaip atome fotonai suriša protonus ir elektronus, taip gliuonai (taip pat turintys spalvinį krūvį) suriša kvarkus į daleles (jų veikla paveiksle vaizduojama baltų  taškelių debesėliais). Jei dalelėje yra visų trijų spalvų kvarkai arba turintys spalvotą ir anti-spalvotą kvarkus, tai šios dalelės gali egzistuoti savarankiškai. Tokie yra protonai, neutronai, kiti barionai ir mezonai.