cercetare

La LHC s-au găsit particule exotice de cinci cuarci

Tot ceea ce vedeți este format dinparticulele elementare - cuarcile și leptoanele, care pot fi combinate cu formarea de particule mai mari, cum ar fi protoni sau atomi. Dar acest lucru nu este limitat la: aceste particule subatomice pot fi de asemenea conectate într-un mod exotic, pe care nu l-am văzut niciodată. Colaborarea CERN LHCb a anunțat descoperirea de noi particule, numite pentaquarks. Rezultatele muncii noastre ne pot ajuta să descoperim numeroasele mistere ale teoriei quark-ului, cea mai importantă parte a modelului standard.

La LHC au găsit pentaquarks: ce este?

Quarks au fost propuse pentru explicație.ciudatele particule noi găsite în razele cosmice și în timpul experimentelor la colizori la mijlocul secolului al XX-lea. Această creștere a "zoo", aparent particule fundamentale, a provocat confuzii în rândul fizicienilor care adoră simplitatea și ordinea - și într-adevăr nu le place să producă principiile de bază. Faimosul fizician italian Enrico Fermi a observat starea de spirit a colegilor săi și a spus următoarele: "Tinere, dacă mi-aș aminti numele tuturor acestor particule, aș fi un tocilar."

Din fericire, în anii 1960, un fizician americanMurray Gell-Mann a observat modele în grădina zoologică a particulelor, asemănătoare celor observate de Dmitri Mendeleev, alcătuind un tabel periodic de elemente chimice. La fel cum masa periodică implică existența unor lucruri mai mici decât atomii, teoria Gell-Man a sugerat existența unei noi clase de particule fundamentale. Fizicienii din particule au fost în cele din urmă capabili să explice că sutele de particule dintr-o grădină zoologică constau dintr-un număr mult mai mic de particule cu adevărat fundamentale, numite cuarci.

Misteriosul Hadron

Există șase tipuri de cuarci în modelul standard -inferior, superior, ciudat, fermecat, frumos și adevărat. Ei au, de asemenea, sateliți sub formă de antimaterie - se crede că fiecare particulă are o versiune de antimaterie, aproape identică cu ea, dar cu o taxă opusă. Quarks și antiquarks sunt combinate cu crearea de particule cunoscute sub numele de hadroni.

Conform modelului Gell-Mann, există două mariClasa Hadron. Una dintre particule este formată din trei cuarci - barioni (care includ protoni și neutroni care formează nuclee atomice) - și alte particule constând dintr-un cuarcul și un antiquark, adică mezone.

Până de curând, au fost baryoni și mezonisingurele tipuri de hadroni care au fost observate experimental. Dar în anii 1960, Gell-Mann a dedus și posibilitatea unor combinații mai exotice de cuarci, cum ar fi tetraquarks (două cuarci și două antiquarks) și pentaquarks (patru cuarci și un antiquark).

În 2014, LHCb, în ​​cazul în care unul din cele patruexperimente gigantice la Coordonatorul de Large Hadron de la CERN, rezultatele publicate arătând că particula Z (4430) + a fost un tetraquark. Acest lucru a generat un flux de interes pentru noi hadroni exotici. Apoi, în 2015, LHCb a anunțat descoperirea primului pentaquark vreodată, care a adăugat unei familii de hadroni o nouă clasă de particule.

Rezultate prezentate de LHCb astăzise extind după prima descoperire de pentaquarks prin detectarea unor astfel de particule suplimentare. Acest lucru a fost posibil datorită fluxului de date noi înregistrate în timpul celei de-a doua lansări a Coordonatorului Large Hadron Collider. Lyming Zhang, profesor la Universitatea Tsinghua din Beijing și unul dintre fizicienii care au efectuat măsurătorile, spune că "acum avem de zece ori mai multe date decât în ​​2015, ceea ce ne permite să vedem structuri mai interesante și mai subțiri decât înainte". Când Leaming și colegii săi au investigat pentaquarkul inițial, descoperit în 2015, au fost surprinși să afle că a fost împărțit în două părți. Pentaquarkul original a constat din două particule separate de pentaquark, care aveau masă atât de asemănătoare încât au fost luate ca o singură particulă.

Dar două pentaquark pentru prețul unuia nu estetoate știrile interesante. LHCb a găsit și un al treilea pentaquark cu o masă mai mică decât primele două. Toate cele trei pentaquarii sunt alcătuite dintr-un cuar inferior, un cuarcă superioară, curajos și un antiquark încântat.

Marea întrebare este următoarea: Care este structura internă exactă a acestor pentaquarks? Una dintre opțiuni este aceea că ele constau într-adevăr din cinci cuarci amestecate uniform într-un singur hadron. O altă posibilitate este că pentaquarks sunt de fapt un barion și un mezon care se lipesc împreună pentru a forma o moleculă slab legată, la fel cum protonii și neutronii sunt legați împreună în nucleul atomic.

Tomash Skvarnitsky, profesor de fizică la SyracuseUniversitatea din New York, care a lucrat de asemenea la măsurare, a declarat că noul stat are "o masă care dă indicii despre structura internă a pentaquarks". Cea mai probabila optiune este ca aceste pentaquarks sunt molecule de baryon-meson, adauga el. Pentru a fi absolut sigur, fizicienii vor trebui să efectueze experimente suplimentare, precum și să dezvolte o teorie. Aceasta înseamnă că istoria pentaquarks este departe de a fi completă.

Aceste rezultate termină săptămâna incredibilăAnunțurile LHCb, inclusiv descoperirea unui nou tip de materie și asimetria antimateriei. LHC nu a detectat încă particule care depășesc modelul standard, care ar putea ajuta la explicarea unor ghicitori cum ar fi materia întunecată, o substanță invizibilă și necunoscută care compune cea mai mare parte a problemei în Univers.

Cu toate acestea, aceste măsurători interesante aratăcă rămân multe de învățat despre particulele și forțele modelului standard. Poate că cea mai bună șansă de a găsi răspunsuri la marile întrebări cu care se confruntă fizica fundamentală este într-un studiu mai detaliat al particulelor despre care știm deja și nu în descoperirea unor noi. În orice caz, rămân multe de descoperit.

Ce crezi că o vom găsi? Spune-ne în chat-ul nostru în Telegramă.

Notificare Facebook pentru UE! Trebuie să vă autentificați pentru a vizualiza și posta comentarii FB!