Forskning

På LHC fandt eksotiske partikler med fem kvarker

Alt du ser omkring består afelementære partikler - kvarker og leptoner, som kan kombineres med dannelsen af ​​større partikler, såsom protoner eller atomer. Men dette er ikke begrænset til: Disse subatomære partikler kan også forbindes på en eksotisk måde, som vi aldrig har set. CERN LHCb-samarbejdet har meddelt opdagelsen af ​​nye partikler, der kaldes pentaquarks. Resultaterne af deres arbejde kan hjælpe os med at opdage de mange mysterier i quarkteorien, den vigtigste del af standardmodellen.

På LHC fandt de pentaquarks: hvad er det?

Quarks blev først foreslået til forklaring.oddities af nye partikler fundet i kosmiske stråler og under eksperimenter på colliders i midten af ​​det 20. århundrede. Denne voksende "zoo" tilsyneladende grundlæggende partikler forårsagede forvirring i rækken af ​​fysikere, der byder på enkelhed og orden - og kan ikke lide at producere de grundlæggende principper. Den berømte italienske fysiker Enrico Fermi bemærkede hans kollegaers stemning og sagde følgende: "Ung mand, hvis jeg kunne huske navnene på alle disse partikler, ville jeg være en nørd."

Heldigvis i 1960'erne, en amerikansk fysikerMurray Gell-Mann observerede mønstre i zoologisk have af partikler, der ligner dem, der blev noteret af Dmitri Mendeleev, og udgør et periodisk bord af kemiske elementer. Ligesom det periodiske bord indebærer eksistensen af ​​ting, der er mindre end atomer, foreslog Gell-Man-teorien eksistensen af ​​en ny klasse af grundlæggende partikler. Partikelfysikere kunne i sidste ende forklare, at hundredvis af partikler i en zoo består af et meget mindre antal virkelig grundlæggende partikler, kaldet kvarker.

Mystiske Hadroner

Der er seks typer kvarker i standardmodellen -lavere, øvre, mærkelige, fortryllede, smukke og sande. De har også satellitter i form af antimateriel - det antages, at hver partikel har en version af antimatter, næsten identisk med den, men med en modsat ladning. Quarks og antikviteter kombineres med dannelsen af ​​partikler kendt som hadroner.

Ifølge Gell-Mann modellen er der to bredeHadron klasse. En af partiklerne består af tre kvarkbaryoner (som omfatter protoner og neutroner, der udgør atomkerner) - og andre partikler, der består af en kvark og en antikvark, dvs. mesoner.

Indtil for nylig var baryoner og mesonerde eneste typer hadroner, der blev observeret eksperimentelt. Men i 1960'erne opdagede Gell-Mann også muligheden for mere eksotiske kombinationer af kvarker, såsom tetraquark (to kvarker og to antikvark) og pentaquarks (fire kvarker og en antikvark).

I 2014, LHCb, hvor en af ​​de firekæmpe forsøg på Large Hadron Collider på CERN, offentliggjorte resultater viser, at partikel Z (4430) + var en tetraquark. Dette skabte en strøm af interesse for nye eksotiske hadroner. Derefter annoncerede LHCb i 2015 opdagelsen af ​​den første pentaquark, som tilføjede en helt ny klasse af partikler til familien af ​​hadroner.

Resultater præsenteret af LHCb i dagudvide efter den første opdagelse af pentaquarks ved at detektere yderligere sådanne partikler. Dette blev gjort muligt takket være strømmen af ​​nye data indspillet under den anden lancering af Large Hadron Collider. Lyming Zhang, professor ved Tsinghua Universitet i Beijing og en af ​​fysikerne, der gennemførte målingerne, siger at "vi har nu ti gange flere data end i 2015, hvilket gør det muligt for os at se mere interessante og tyndere strukturer end før." Da Leaming og hans kolleger undersøgte den oprindelige pentaquark, der blev opdaget i 2015, var de overraskede over at lære at det var opdelt i to dele. Den oprindelige pentaquark bestod af to separate pentaquarkpartikler, som havde masser så ens, at de blev taget som en partikel.

Men to pentaquarer til prisen på en er ikkealle de interessante nyheder. LHCb fandt også en tredje pentaquark med en masse mindre end de to første. Alle tre pentaquars består af en lavere kvark, to øvre, fortryllede kvark og fortryllet antikvark.

Det store spørgsmål er dette: Hvad er den nøjagtige interne struktur af disse pentaquarks? En af mulighederne er, at de virkelig består af fem kvarker, blandet jævnt i en enkelt hadron. En anden mulighed er, at pentaquarks faktisk er en baryon og en meson, der holder sammen for at danne et svagt bundet molekyle, ligesom protoner og neutroner binder sammen inde i en atomkerne.

Tomash Skvarnitsky, en professor i fysik i SyracuseUniversitetet i New York, som også arbejdede på måling, sagde, at den nye stat har "en masse, der giver spor om den interne struktur af pentaquarks." Den mest sandsynlige mulighed er, at disse pentaquarks er baryon-mesonmolekyler, tilføjer han. For at være helt sikker skal fysikere foretage yderligere eksperimenter samt udvikle en teori. Det betyder, at pentaquarks historie er langt fra fuldstændig.

Disse resultater afslutter ugen med det utroligeLHCb-annoncer, herunder opdagelsen af ​​en ny type stof og antimattersymmetri. LHC har endnu ikke fundet nogen partikler, der går ud over standardmodellen, hvilket kunne hjælpe med at forklare gåder som mørkt materiale, et usynligt og ukendt stof, der udgør det meste af sagen i universet.

Imidlertid viser disse spændende målingerder er så meget tilbage at lære om standardmodeller og partikler. Måske ligger vores bedste chance for at finde svar på de store spørgsmål, der står overfor grundlæggende fysik, i en mere detaljeret undersøgelse af partikler, som vi allerede kender til, og ikke i opdagelsen af ​​nye. Under alle omstændigheder er der meget tilbage at blive opdaget.

Hvad tror du mere, vi finder? Fortæl os i vores chat i Telegram.

Facebook -meddelelse til EU! Du skal logge ind for at se og sende FB -kommentarer!