Фізики відкрили нову екзотичну частку
Опубликованно 21.07.2020 02:46
Співпраця LHCb в CERN оголосила про відкриття нової екзотичної частки: так званого "тетракварка". Стаття понад 800 авторів ще не оцінена іншими вченими в процесі, званому "рецензування", але була представлена на семінарі. Це також відповідає звичайному статистичному порогу для заяви про відкриття нової частинки.
Знахідка знаменує собою великий прорив у пошуках майже 20 років, проведених в лабораторіях фізики елементарних частинок по всьому світу.
Щоб зрозуміти, що таке тетракварк і чому відкриття важливо, ми повинні повернутися назад у часі до 1964 року, коли фізика елементарних частинок була в розпал революції. Два молодих радіоастронома в Нью-Джерсі виявили переконливі докази з коли-небудь існували в історії теорії Великого вибуху.
На іншій стороні США, в Каліфорнійському технологічному інституті і на іншому боці Атлантики, в Церні в Швейцарії, два фізика елементарних частинок опублікували дві незалежні статті на ту ж тему. Обидва були про те, як зрозуміти величезну кількість нових частинок, які були виявлені за останні два десятиліття.
Багато фізики з усіх сил намагалися визнати, що у всесвіті може існувати так багато елементарних частинок, у так званому "зоопарку частинок". Джордж Цвейг з Каліфорнійського технологічного інституту і Мюррей Гелл-Манн з Церну знайшли одне і те ж рішення. Якщо всі ці різні частинки дійсно були зроблені з менших, невідомих будівельних блоків, точно так само, як сто з гаком елементів періодичної таблиці складаються з протонів, нейтронів і електронів? Цвейг назвав ці будівельні блоки "тузами", в той час як Гелл-Манн вибрав термін, який ми використовуємо сьогодні: "кварки".
Тепер ми знаємо, що існує шість різних видів кварків. Ці частинки також мають відповідні супутники антиречовини з протилежним зарядом, які можуть зв'язуватися один з одним у відповідності з простими правилами, заснованими на симетрії. Частинка з кварка і антикварка називається "мезон"; у той час як три кварка, пов'язані разом, утворюють "баріони". Знайомі протони і нейтрони, складові атомне ядро, є прикладами баріонів.
Ця схема класифікації чудово описала зоопарк частинок 1960-х років. Однак навіть у своїй оригінальній статті Гелл-Манн зрозумів, що можливі інші комбінації кварків. Наприклад, два кварка і два антикварка можуть злипатися, утворюючи "тетракварк", тоді як чотири кварка і антикварк утворюють "пентакварк".
Повернемося до 2003 року, коли експеримент Belle в лабораторії KEK в Японії повідомив про спостереження нового мезона, названого X (3872), який показав "екзотичні" властивості, абсолютно відмінні від звичайних мезонів.
У наступні роки було виявлено кілька нових екзотичних частинок, і фізики почали розуміти, що більшість цих частинок можна було б пояснити успішно тільки в тому випадку, якщо вони являли собою тетракварки, що складаються з чотирьох кварків замість двох. Потім, в 2015 році, експеримент LHCb в Церні виявив перші частинки пентакварка, що складаються з п'яти кварків.
Всі виявлені досі тетракварки і пентакварки містять два зачарованих кварка, які відносно важкі, і два чи три легких кварка. Цю конкретну конфігурацію дійсно легше всього виявити в експериментах.
Але останній тетракварк, виявлений LHCb, що отримав назву X (6900), складається з чотирьох зачарованих кварків. Вироблений в зіткненнях протонів високих енергій на Великому адронному колайдері, новий тетракварк спостерігався допомогою його розпаду на пари добре відомих частинок, званих J / psi-мезонами, кожен з яких складався з зачарованого кварка і зачарованої антикварка. Це робить його особливо цікавим, оскільки він складається не тільки з важких кварків, але також з чотирьох кварків одного типу, що робить його унікальним зразком для перевірки нашого розуміння того, як кварки зв'язуються один з одним.
На даний момент є дві різні моделі, які можуть пояснити, як кварки пов'язані один з одним: можливо, вони сильно пов'язані, створюючи те, що ми називаємо компактним тетракварком. Або, може бути, кварки розташовані у вигляді двох мезонів, які вільно склеєні в "молекулу".
Звичайні молекули складаються з атомів, зв'язаних разом електромагнітної силою, яка діє між позитивно зарядженими ядрами і негативно зарядженими електронами. Але кварки в сезоні або барионе пов'язані через іншу силу, "сильну силу". Дійсно цікаво, що атоми і кварки, дотримуючись абсолютно іншими правилами, можуть утворювати дуже схожі складні об'єкти.
Здається, що нова частка найбільш узгоджується з тим, щоб бути компактним тетракварком, а не двухмезонной молекулою, що було кращим поясненням для попередніх відкриттів. Це робить його незвичайним, оскільки дозволить фізикам детально вивчити цей новий механізм зв'язування. Це також передбачає існування інших важких компактних тетракварков.
Нагадаємо, раніше повідомлялося, що фізики отримали краплю сверхэкзотической електронної рідини.Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.
Категория: Технологии