Pentakvarks un pirmais tetrakvarku pāris

Starptautiskā sadarbība lielajā hadronu paātrinātājā (LHC) novēroja trīs līdz šim neredzētas daļiņas: jauna veida pentakvarku un pirmo tetrakvarku pāri, kas ietver jauna veida tetrakvarku. Rezultāti, kas šodien tika prezentēti CERN simpozijā, pievieno trīs jaunus citplanētiešus pieaugošajam LHC atrasto hadronu sarakstam. Tie palīdzēs fiziķiem labāk izprast, kā kvarki ir saistīti kopā šajās saliktajās daļiņās.

kvarki ir elementārdaļiņas Tam ir sešas garšas: uz augšu, uz leju, burvīgs, eksotisks, uz augšu un uz leju. Tie parasti apvienojas binārās un trīskāršās grupās, veidojot hadronus, piemēram, protonus un neitronus, kas veido atomu kodolus. Tomēr reti tas var apvienoties arī četru kvarku un piecu kvarku daļiņās vai “kvartāra kvarkos” un “pentakvarkos”. Teorētiķi paredzēja šos dīvainos hadronus vienlaikus ar parastajiem hadroniem, apmēram pirms sešiem gadu desmitiem, bet tikai nesen, pēdējo 20 gadu laikā, tie tika novēroti LHCb un citos eksperimentos.

Lielākā daļa eksotisko hadronu, kas atklāti pēdējās divās desmitgadēs, ir tetrakvarki vai pentakvarki, kas satur šarmu kvarku un šarmu antikvarku, no kuriem divi vai trīs ir palikuši. subatomiskās daļiņas Būt augšup, lejup vai dīvainam kvarkam. Taču pēdējo divu gadu laikā LHCb ir atklājis dažāda veida eksotiskus hadronus. Pirms diviem gadiem Collaboration atklāja kvartāra kvarku, kas sastāv no diviem šarmu kvarkiem un diviem šarmu kvarkiem, un diviem “burvīgiem atvērtiem” kvarkiem, kas sastāv no šarmu antikvarka, augšupvērsta kvarka, leju kvarka un dīvaina antikvarka. Un pagājušajā gadā es nejauši uzgāju pirmo “dubultā atvērtā maģija” kvadranta piemēru ar diviem šarmu kvarkiem un augšup un lejup vērstu antikvarku. Atvērtā maģija nozīmē, ka daļiņa satur šarmu kvarku bez līdzvērtīga antikvarka.

Šodien LHCb sadarbības ietvaros paziņotie atklājumi ietver jaunus eksotisku hadronu veidus. Pirmais veids, kas novērots negatīvi lādētu B mezonu “sabrukšanas” analīzē, ir piecstūris, kas sastāv no šarmu kvarka, šarmu antikvarka, augšup un lejup vērsta kvarka un dīvaina kvarka. Tas ir pirmais piecstūris, kurā ir atrasts dīvains kvarks. Rezultātam ir milzīga 15 standartnoviržu statistiskā nozīme, kas ievērojami pārsniedz piecas standartnovirzes, kas nepieciešamas, lai pieprasītu daļiņas novērojumu Daļiņu fizika.

Otrs veids ir divkārši elektriski uzlādēts kvadrupols. Tas ir atvērts apburts tetrakvarks, kas sastāv no a Šarms Kvarki, dīvaini antikvarki un augšup un lejup kvarki Antikvarks, kas tika novērots ar tā neitrālo ekvivalentu, kopīgi veicot pozitīvi lādētu un neitrālu B mezonu sabrukšanas analīzi. Jaunie tetrakvarki, kas novēroti ar statistisko nozīmību 6,5 (dubultā lādētā daļiņa) un 8 (neitrāla daļiņa) standartnovirzes, ir pirmā reize, kad tiek novērots tetrakvarku pāris.

“Jo vairāk analīžu mēs veicam, jo ​​vairāk eksotisku hadronu mēs atrodam,” saka LHCb fizikas koordinators Nils Tonings. “Mēs piedzīvojam atklāšanas periodu, kas līdzīgs pagājušā gadsimta piecdesmitajiem gadiem, kad sākās hadronu “daļiņu zoodārza” atklāšana un galu galā noveda pie kvarks 60. gadu klasiskais hadrona modelis. Mēs veidojam “Particle Zoo 2.0”.

“Jaunu veidu tetrakvarku un pentakvarku atrašana un to īpašību mērīšana palīdzēs teorētiķiem izstrādāt vienotu eksotisko hadronu modeli, kura precīzs raksturs lielākoties nav zināms,” saka LHCb pārstāvis Kriss Pārks. “Tas arī palīdzēs labāk izprast parastos hadronus.”

Kamēr daži teorētiskie modeļi Eksotiskie hadroni tiek aprakstīti kā cieši saistītas atsevišķas kvarku vienības, savukārt citi modeļi tos iztēlo kā modulāru hadronu pārus, kas ir brīvi saistīti molekulai līdzīgā struktūrā. Tikai laiks un vairāk eksotisko hadronu pētījumu parādīs, vai tie ir graudi viens vai otrs, vai abi.