О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Дело 12 июня | Дело 26 марта | Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:

статья Обнаружены первые "молекулы" среди мезонов

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 21.11.2003
Реклама
цитата Дословно

Джерри Бауэр (Gerry Bauer) из Массачусетского технологического института

Если "молекулярная" интерпретация окажется верной, это станет одним из первых случаев доказательства существования нового типа вещества и откроет целую новую область для научного изучения. Также вероятно, что со временем найдется достаточно большое количество таких "молекулоподобных" частиц.

New Scientist

На графике (с сайта www.kek.jp) по вертикали отложено число наблюдаемых событий. Массе частицы, которая давала при распаде J-пси и два пи-мезона, соответствует маленький пик вблизи значения 3,872 ГэВ. Высокий пик слева - это калибровочный сигнал от уже известной и относительно хорошо изученной частицы пси-1 (3686) Участники коллаборации Belle, объединяющей представителей 11 стран вокруг эксперимента в лаборатории KEK в Японии объявили об открытии новой субатомной частицы, которая получила обозначение X(3872). Само по себе обнаружение новой частицы - не такая уж и редкость, подобных частиц открыто уже больше сотни, однако X(3872) не сообразуется ни с одной из известных схем, описывающих структуру субатомных частиц, и теоретики теперь стоят перед непростой дилеммой: либо вносить существенные поправки в привычную и хорошо себя зарекомендовавшую Стандартную модель элементарных частиц, либо признать, что мы имеем дело с неведомым типом мезона, который содержит четыре кварка - тетракварком. Открытие было подтверждено американскими специалистами из Лаборатории Ферми (Collider Detector at Fermilab - CDF), где новую частицу уже прозвали "mystery meson" - "таинственным мезоном".

Мезоны - частицы, которые состоят из кварка и антикварка, которые скрепляются вместе за счет ядерных сил (или "цветных", иначе говоря, сильных взаимодействий, переносчиками которых являются другие частицы - глюоны). Так как существует шесть различных разновидностей, или "ароматов" кварков - "верхний" (up), "нижний" (down), "странный" (strange), "очарованный" (или "чармированный", charm), "красивый" (beauty или bottom) и "истинный" (truth или top) и шесть соответствующих антикварков, - в природе может в принципе существовать довольно большое количество самых разнообразных мезонов. Мезоны нестабильны, распадаются на другие частицы за доли секунды. Кроме мезонов, из кварков (из троек кварков) составлены еще барионы (в том числе и привычная нам материя - стабильные протоны, нейтроны, более экзотичные антипротоны и т.д.).

То есть получается что-то вроде таблицы Менделеева для частиц:
Пион (пи-мезон) = (u, d-антикварк); заряд = +1
Каон (ка-мезон) = (s, u-антикварк); заряд = -1
J/Psi (J-пси) = (c, c-антикварк); заряд 0
D = (c, u-антикварк); заряд 0
D-античастица = (c-антикварк, u); заряд = 0
Барионы:
Протон = (u, u, d); заряд = +1
Нейтрон = (d, d, u); заряд = 0
Антипротон = (u-антикварк, u-антикварк, d-антикварк); заряд = -1

Тип мезона, составленного из одного "чармированного" (c-кварка) и одного "античармированного" кварка, называют чармонием. Поиск очередного такого чармония, названного "пси-2", и привел к открытию новой частицы.

Схема распада частиц с сайта www.kek.jp. Частица X(3872) появляется вместе с K-мезоном при распаде B-мезона. Как только она рождается, то сразу распадается на частицу J-пси и два пи-мезона

Группа Belle изучала распад B-мезонов (мезонов, которые содержат "красивый" b-кварк), рождающихся в процессе электрон-позитронных столкновений на B-мезонной фабрике KEKB в Цукубе. Belle - это целый комплекс из очень чувствительных радиационных детекторов, расположенных внутри большого сверхпроводящего электромагнита (проектирование и строительство этого устройства заняло почти десять лет). Было замечено, что B-мезоны изредка распадались на X(3872) и K-мезон. Заметный пик в энергетическом спектре был обнаружен в районе 0,775 ГэВ. Это соответствует массе 3872 МэВ (отсюда и название частицы, а масса ее сравнима с массой атома гелия), причем новая частица почти немедленно (время жизни таких мезонов измеряется миллиардными и триллионными долями секунды) распадалась на другие, более долгоживущие частицы - на частицу "J-пси" и два пи-мезона (X(3872) -> J/Psi + Pion + Pion).

Все бы хорошо, но масса этого нового мезона оказалась выше, чем давали теоретические предсказания (собственно, на 60 МэВ больше, чем искомая пси-2). Кроме того, пути, которыми происходил распад, также отличаются от тех, которые, по теории, были бы наиболее вероятными. Одна из двух возможностей справиться с подобными несоответствиями - это внести изменения в текущие модели сильных взаимодействий, в квантовую хромодинамику (КХД). Альтернативой же этому может служить предположение, что X(3872) является первым примером "молекулярного состояния" мезона, который содержит два кварка и два антикварка (c, c-антикварк, u, u-антикварк) - соединение двух D-мезонов.

До недавнего времени физики, занимающиеся частицами, регистрировали только частицы, которые содержат два или три кварка. Однако в прошлом году появились сообщения об открытии другой, более легкой, частицы с четырьмя кварками, известной как Ds(2317) и частицы с пятью кварками, известной под именем "пентакварк". Так что такое предположение уже никого не шокирует. К тому же нужно заметить, что тетракварки и пентакварки были предсказаны давно (в 70-х годах), но до последнего времени их почему-то не находили.

Источники:
Belle Discovers a New Particle - Belle group
New particle turns up in Japan - PhysicsWeb
New particle is double trouble for physicists - New Scientist
Scientists find mystery particle - BBC News
New 'Mystery Meson' Sub-Atomic Particle Discovered - Slashdot

На иллюстрациях:
1) На графике (с сайта www.kek.jp) по вертикали отложено число наблюдаемых событий. Массе частицы, которая давала при распаде J-пси и два пи-мезона, соответствует маленький пик вблизи значения 3,872 ГэВ. Высокий пик слева - это калибровочный сигнал от уже известной и относительно хорошо изученной частицы пси-1 (3686).
2) Схема распада частиц с сайта www.kek.jp. Частица X(3872) рождается вместе с K-мезоном при распаде B-мезона. Как только она появляется, то сразу распадается на частицу J-пси и два пи-мезона.

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 21.11.2003


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама

Выбор читателей