Итальянские физики объявили о рекордном производстве гиперядер
Группа экспериментаторов, задействованных в эксперименте FINUDA, снявшаяся на фоне детектора. Фото с сайта www.lnf.infn.it/esper
В ходе первых трех месяцев работы по новому эксперименту из области физики элементарных частиц создано столько же "гиперядер", сколько их было произведено за предыдущие 50 лет, с тех пор как была обнаружена первая такая экзотическая частица. Ученые объявили об этом достижении в пятницу на конференции в Бормио (Bormio, Италия).
Гиперядра (hypernuclei) - это ядерноподобные системы, куда входят не только обычные протоны и нейтроны, но также и более редкие частицы, названные гиперонами (то есть один или несколько нуклонов замещены гиперонами, например, лямбда, сигма и др.). Лямбда-гиперядра открыты экспериментально в 1953 году М.Данышем (M.Danysz) и Е.Пневским (J.Pniewski), а в 1963 году было найдено гиперядро, содержащее два лямбда-гиперона (двойное гиперядро). Сигма-гиперядра обнаружены в 1979 году. Гиперядра - образования невероятно короткоживущие, они распадаются менее чем за одну миллиардную секунды (относительно более "стабильны" те, что участвуют в так называемых слабых, а не сильных распадах). Изучая их свойства, ученые надеются узнать больше о слабом взаимодействии, одной из четырех фундаментальных сил природы, что действует с первых мгновений существования Вселенной. Приблизительно 100 тысяч гиперядер были получены в ходе эксперимента, названного FINUDA (FIsica NUcleare a DAfne), на ускорителе Dafne итальянской Национальной лаборатории в Фраскати (LNF), где датчики были изначально разработаны для того, чтобы создавать и изучать гиперядра.
Гиперядра чрезвычайно редко рождаются в естественных условиях - это происходит, например, в случаях, когда космические частицы высоких энергий сталкиваются с ядрами на Земле, и то только при определенных условиях. События зарегистрированы в фотоэмульсиях. "Это напоминает ловлю редкой рыбы", - говорит представитель FINUDA физик-ядерщик Тульо Брессани (Tullio Bressani). Ускоритель в состоянии обеспечить устойчивые "поставки" таких гиперядер. Но их создание - это сложный многоступенчатый процесс, в котором исследователи должны подменить лямбда-гипероном протон или нейтрон в ядре. "Это нелегко сделать, - говорит Питер Мейерс (Peter Meyers), физик-ядерщик из Принстонского университета (Нью-Джерси, США). - Вы должны получить экзотическую частицу, доставить ее в ядро, сделать так, чтобы она "прижилась" там и к тому же удостовериться, что все получилось как надо".
Сначала исследователи сталкивают электрон c его антиподом-античастицей, позитроном, чтобы родилась новая элементарная частица среднего веса, называемая фи-мезоном. Затем она распадается на заряженные каоны (ка-мезоны). Обстреливая этими каонами мишень из лития, углерода, ванадия или алюминия небольшой толщины, получают собственно гиперядра. Исследователи узнают, что они создали гиперядро, когда измеряют энергию одной из производных распада, отрицательно заряженной частицы, называемой пионом (т.е. пи-мезона, это так называемые мезонные распады, существенные для легких гиперонов).
Эксперимент FINUDA пока произвел в большом количестве только 35 вариантов гиперядер, уже известных науке. Но в ближайшие месяцы ученые надеются получить и совершенно новые гиперядра, вроде hydrogen-7-lambda (водород-7-лямбда), что должен включать в себя один протон, пять нейтронов и одну экзотическую лямбда-частицу (гиперон, который содержит странный кварк). Обычный водород имеет ноль, один или два нейтрона, а массивная частица лямбда позволяет ядру присоединять дополнительные нейтроны.
"Принято считать, что в ходе Большого взрыва в огромном количестве рождались странные кварки, - говорит Тульо Брессани. - Если мы продемонстрируем, что объекты, подобные hydrogen-7-lambda, достаточно устойчивы, то это позволит перекинуть мостик к ответу на вопрос о странном ядерном веществе в ранней Вселенной".
Источник:
Particle experiment produces abundant hypernuclei - New Scientist
Ссылки:
Физика гиперядер
Физики создают странный гелий и странный водород
Обсудить
Справка
Гипероны
(от греческого hyper - над, сверх, выше) - барионы с отличным от нуля значением странности, распадающиеся благодаря слабому (или электромагнитному) взаимодействию и имеющие вследствие этого времена жизни, на много порядков превышающие характерное время сильного взаимодействия. Поэтому гипероны условно относят к "стабильным" (точнее, к квазистабильным) частицам. Как все барионы, гипероны являются адронами и имеют полуцелый спин.
Первые гипероны открыты в космических лучах Г.Д.Рочестером (Rochester) и Г.Батлером (Butler) в 1947 году, однако убедительные доказательства их существования были получены к 1951 году. Детальное и систематическое изучение гиперонов стало возможным после того, как их стали получать на ускорителях заряженных частиц высокой энергии при столкновениях быстрых нуклонов, пи-мезонов и ка-мезонов с нуклонами атомных ядер.
(Физическая энциклопедия, М., 1988)
Статьи по теме
Итальянские физики объявили о рекордном производстве гиперядер
Гиперядра - это ядерноподобные системы, в которых один или несколько нуклонов замещены гиперонами. Приблизительно 100 тысяч гиперядер были получены в ходе эксперимента, названного FINUDA. Существует мнение, что в ходе Большого взрыва в огромном количестве рождались странные кварки. Если удастся продемонстрировать, что объекты, подобные hydrogen-7-lambda, достаточно устойчивы, то это позволит ответить на многие вопросы, касающиеся странного ядерного вещества в ранней Вселенной.
Впервые удалось получить "стадо" из частиц-индивидуалистов
Американские ученые сообщили о том, что им впервые удалось наблюдать образование так называемого "фермионного конденсата", составленного из пар атомов в охлажденном газе. В течение ряда лет существовало мнение о родственности явлений сверхпроводимости (с которой связаны фермионы) и бозе-конденсации. Теперь это может помочь в создании сверхпроводящих материалов, имеющих самое широкое практическое применение.
В лаборатории получено принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества
Физики из Пенсильванского университета получили принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества путем охлаждения гелия-4 до ультрахолодных температур. Супертвердое тело ведет себя подобно сверхтекучей жидкости (которая течет без сопротивления), но имеет все характеристики кристаллических веществ. Это означает, что теперь можно наблюдать конденсацию Бозе-Эйнштейна не только в газах и жидкостях, но и в твердых телах.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Физики открыли "мятежную" субатомную частицу
На линейном ускорителе в Стэнфорде идентифицировали новую субатомную частицу Ds (2317). Эта частица представляет из себя необычный "сплав" "очарованного" кварка и "странного" антикварка. Ее масса оказалась существенно ниже, чем можно было бы ожидать. В качестве альтернативы рассматривается и такая возможность: частица могла бы быть в новом, до настоящего времени невиданном состоянии - ассоциация четырех кварков.
"Частица бога" не откроет тайну американцам
Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).
Получен рекордный ультрахолодный "атомный снежок"
2500 атомов натрия охладили до половины миллиардной части градуса выше абсолютного нуля - температуры, при которой колебания атомов почти полностью замирают. В результате получается ни много ни мало как принципиально новое, пятое состояние вещества - так называемый конденсат Бозе - Эйнштейна.
Новый кварктет: субатомные причуды в семействе пентачастиц
Удалось обнаружить никогда прежде не виданную элементарную частицу, составленную из пяти кварков и антикварков. Случаи рождения приблизительно 40 частиц нового типа были выявлены при анализе миллионов протон-протонных столкновений на сверхмощном протонном синхротроне в CERN. Это свидетельство в пользу существования ранее теоретически предсказанного целого семейства таких частиц.
Обнаружены первые "молекулы" среди мезонов
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.
Физики, возможно, наблюдали магнитные монополи
Поль Дирак в 1931 году выдвинул гипотезу, согласно которой в природе должны существовать некие экзотические частицы, являющиеся переносчиками изолированных "магнитных зарядов" - магнитные монополи. Но до сих пор все попытки обнаружить в эксперименте эти неуловимые частицы были безуспешными. Однако теперь группа физиков из Японии, Китая и Швейцарии утверждает, что им все-таки удалось найти косвенное свидетельство существования таких монополей Дирака.
Мезоны устраивают "похороны" классической физике
Хорошо известные в квантовой механике неравенства Белла впервые были проверены в эксперименте с участием высокоэнергетичных частиц в лаборатории KEK в Японии. Причем именно нарушение этих знаменитых неравенств и является серьезным аргументом в пользу истинности современного понимания квантовой теории и позволяет "похоронить" так называемые "теории скрытых параметров", в определенном смысле привязанные к классической физике.
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному
Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.
Загадка солнечных нейтрино решена
Удалось обнаружить эффект "исчезновения" нейтрино. Этот эффект свидетельствует о том, что нейтрино имеют массу и могут осциллировать - то есть превращаться из одного типа в другой. Стандартная модель элементарных частиц, которая успешно использовалась фундаментальной физикой с 70-х годов прошлого века, требует серьезной модернизации.
Лазеры преодолевают силу Лоренца
Канадские физики предложили новый способ применения лазеров для изучения ультрабыстрых процессов в ядрах. Становится возможным проведение исследований ядерных процессов в аттосекундной шкале времени.
Мюоны указывают путь к невидимой вселенной
Международная группа физиков из Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц.
Большой взрыв руками физиков-ядерщиков: подтверждено получение кварк-глюонной плазмы
Недавние контрольные эксперименты добавили уверенности "творцам Большого взрыва" из Брукхэвена: похоже, им действительно удалось получить кварк-глюонную плазму - то есть материю, находящуюся в принципиально новом состоянии. Согласно современным теориям, кварк-глюонная плазма существовала только в первые 10-5 с после Большого взрыва. Когда-то предрекали, что подобные эксперименты могут привести чуть ли не к концу всей нашей Вселенной или, по меньшей мере, к формированию микроскопической черной дыры, которая затем затянет внутрь себя все, до чего сможет дотянуться.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Разрешена одна из загадок космических лучей
Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн
Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.
Новости по теме
