Пентакварк

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Two models of a generic pentaquark
A five-quark "bag"
A "meson-baryon molecule"
q indicates a quark, whereas q indicates an antiquark. The wavy lines are gluons, which mediate the strong interaction between the quarks. The colours correspond to the various colour charges of quarks. The colours red, green, and blue must each be present and the remaining quark and antiquark must share corresponding colour and anticolour, here chosen to be blue and antiblue (shown as yellow).

Пентакварк е субатомска честичка која се состои од четири кваркови и еден антикварк врзани заедно .

Како кваркови имаат барионски број 13 а антикварковите - 13 пентакваркот ќе има вкупен барион број 1, и на тој начин ќе станува збор за барион. Понатамошно, поради тоа што има пет кваркови наместо вообичаените три кои се наоѓаат кај стандардните бариони ( т.е. трикваркови), тие би биле класифицирани како егзотични бариони. Името пентакварк е осмислено од Клод Гињукс и сор. [1] и Хари Ј. Липкин во 1987 година; [2] меѓутоа, можноста да постојат честички со пет кваркови е препознаена уште во 1964 година, кога Мареј Гел-Ман прв го претпоставува постоењето на кварковите. [3] Иако со децении е предвидено нивното постоење, се покажало дека е изненадувачки тешко да се открие, што предизвикува некои физичари да почнат да се сомневаат дека непознат закон за природата го спречува нивното создавање. [4]

Првото тврдење за откривањето на пентакваркoт било забележано во ЛЕПС во Јапонија во 2003 година, а имало и неколку експерименти во средината на 2000-те, исто така, објавени се откритија на други пентакварк состојби. [5] Другите не беа во можност да ги реплицираат ЛЕПС резултатите, но другите пентакварк откритија не биле прифатени поради лошите податоци и статистичката анализа. [6] На 13 јули 2015 година, соработката на LHCb во ЦЕРН објави резултати во согласност со состојбите на пентакварк во распаѓањето на долниот ламби барион ( Λ0
b
</br> Λ0
b
). [7]

Надвор од лабораториите за физика на честички, пентакварковите, исто така, може да се произведуваат природно со супернови како дел од процесот на формирање на неутронска ѕвезда . [8] Научната студија на пентакварковите може да понуди увид во тоа како овие ѕвезди се формираат, како и да овозможат потемелно проучување на интеракциите на честичките и силната сила .

Позадина[уреди | уреди извор]

Кварк е еден вид елементарна честичка која има маса , електричен полнеж и полнење на бои , како и дополнителна особина наречена вкус , која опишува каков тип на кварк е (горе, долу, чудно, шарм, врвот или дното) .Поради ефект познат како затворање на боја , кварковите никогаш не се гледаат сами по себе. Наместо тоа, тие формираат композитни честички познати како хадрони, така што нивните бои се губат. Адроните од еден кварк и еден антикварк се познати како мезони , додека оние направени од три кваркови се познати како бариони .Овие "редовни" адрони се добро документирани и карактеризирани сепак, во теоријата не постои ништо што го спречува кваркот да формира "егзотични" адрони како што се тетракварите со два кваркови и два антикваркови или пентакварк со четири кваркови и еден антикварк. [4]

Структура[уреди | уреди извор]

five circles arranged clockwise: blue circle marked "c", yellow (antiblue) circle marked "c" with an overscore, green circle marked "u", blue circle marked "d", and red circle marked "u".
Дијаграм на P+
c
</br> P+
c
тип pentaquark најверојатно откриен во јули 2015 година, покажувајќи вкусови на секој кварк и една можна конфигурација на бои.

Можен е широк спектар на пентакваркови, со различни комбинации на кваркови кои произведуваат различни честички. За да се идентификуваат кои кваркови содржат одреден број пентакваркови, физичарите ја користат ознаката qqqq q , каде q и q соодветно се однесуваат на кој било од шесте вкусови на кваркови и антиквари. Симболите u, d, s, c, b и t стојат за горе , долу , чудно , шарм , дното и горните кваркови, соодветно, со симболите на u , d , s , c , b , t одговараат на соодветни антиквари. На пример, pentaquark направен од два нагоре кваркови, еден квадрат од квадрат, еден квартен шарм и еден шарм антикварк ќе бидат означени со uudc c .

Кварковите се врзани заедно со силната сила,која делува на таков начин што ќе ги изгуби боите во рамките на честичката. Кај мезоните, ова значи дека кваркот е поврзан со антикварк со спротивен полнеж на боја - сина и антибиолошка, на пример - додека во барионот, трите кваркови меѓу себе ги имаат сите три бои - црвено, сино и зелено. [nb 1] Во пентакваркот,боите исто така треба да се изгубат, а единствена изводлива комбинација е да има еден кварк со една боја (на пр. црвено), еден кварк со втора боја (на пр. зелена),два кварка со трета боја (на пример, сина) и еден антикварк за да се изгуби бојата на вишокот (на пример, антибиотик). [9]

Механизмот за врзување за пентакварковите сеуште не е јасен.Тие можат да бидат составени од пет кваркови цврсто врзани еден за друг, но исто така е можно тие да бидат лабаво врзани и да се состојат од три кварк-барион и мезон со два кварка кои релативно слабо интеракционираат еден со друг преку размена на пион (истата сила која се врзуваат атомските јадра ) во "мезон-барион молекула". [3] [10] [11]

Историја[уреди | уреди извор]

Барањето да се вклучи антикварк значи дека многу класи на пентакварк е тешко да се идентификуваат експериментално - ако вкусот на антикваркот се совпаѓа со вкусот на кој било друг кварк во квинтут, тој ќе се откаже и честичката ќе наликува на нејзиниот трокреветски хадронски братучед . Поради оваа причина, раните пентаковски истражувања бараа честички во кои антиквар не се откажа. [9] Во средината на 2000-тите години, неколку експерименти тврдат дека откриваат пентакварк-состојби. Особено, резонанца со маса од 1540 (4.6   σ ) беше објавено од страна на ЛЕПС во 2003 година, на
Θ+
</br>
Θ+
</br> . [12] Ова се совпадна со состојба на пентакварк со маса од 1530 предвидено во 1997 година. [13]

Предложените држава беше составен од два до кваркови , две надолу кваркови , а еден чуден антикварк (uudd s По ова соопштение, девет други независни експерименти објавија дека гледаат тесни врвови Грешка: нема зададено симбол </br> Грешка: нема зададено симбол </br>
K+
</br>
K+
</br> и
p
</br>
p
</br>
K0
</br>
K0
</br> , со маси меѓу 1522 и 1555 , сите погоре 4   σ. [12] Додека постоеше загриженост за валидноста на овие состојби, групата за податоци за честички го даде
Θ+
</br>
Θ+
</br> рејтинг со 3 ѕвездички (од 4) во Прегледот на физика на честички од 2004 година. [12] Две други пентакваркни состојби биле пријавени, иако со ниска статистичка важност - на
Φ−−
</br>
Φ−−
</br> (ddss u ), со маса од 1860 и Грешка: нема зададено симбол </br> Грешка: нема зададено симбол </br> Грешка: нема зададено симбол (uudd c ), со маса од 3099 . Двете подоцна беа пронајдени како статистички ефекти, а не вистински резонанци. [12]

Десет експерименти потоа побараа
Θ+
</br>
Θ+
</br> , но излезе со празни раце. [12] Два посебно (еден во BELLE , а другиот во CLAS ) имале речиси исти услови како и другите експерименти кои тврделе дека ги откриле
Θ+
</br>
Θ+
</br> ( ДИЈАНА и САПИР соодветно). [12] Во 2006 година Преглед на физика на честички заклучува: [12]

[T] овде не беше потврдена висока статистика за било кој од оригиналните експерименти кои тврдеа дека ќе го видат
Θ+
</br>
Θ+
</br> ; имаше две високо-статистички повторувања од Џеферсон Лаб, кои јасно покажаа дека оригиналните позитивни тврдења во овие два случаи се погрешни; имало голем број други експерименти со висока статистика, од кои ниту еден не најде никаков доказ за
Θ+
</br>
Θ+
</br> ; и сите обиди за потврдување на двете други тврдења на пентакварк доведоа до негативни резултати. Заклучокот дека pentaquarks во целина, и
Θ+
</br>
Θ+
</br> , особено, не постојат, се чини дека е огромна.

Прегледот на физика на честички од 2008 година отиде уште подалеку: [6]

Постојат два или три неодамнешни експерименти кои наоѓаат слаби докази за сигнали во близина на номиналните маси, но едноставно не постои точка во нивното табелирање со оглед на огромниот доказ дека тврдените pentaquarks не постојат. . . Целата приказна - самите откритија, бранот на прилози од теоретичарите и феноменолозите што следеа и евентуалното "неоткривање" - е необична епизода во историјата на науката.

И покрај овие нулти резултати , ЛЕПС резултатите Од 2009

  продолжи да покажува постоење на тесна состојба со маса од 1524±4 , со статистичка значајност од 5.1   σ. [14]  Експериментите продолжуваат да ја проучуваат оваа контроверзност. 

Резултати од LHCb 2015[уреди | уреди извор]

Фейнманов дијаграм кој го претставува распаѓањето на ламбда барион Λ0
b
</br> Λ0
b
во каон K
</br> и пентакварк P+
c
</br> P+
c
.

Во јули 2015 година, соработката со LHCb во CERN идентификуваше pentaquarks во Λ0
b
→J/ψK
p
</br> Λ0
b
→J/ψK
p
</br> Λ0
b
→J/ψK
p
канал, што го претставува распаѓањето на дното на лямбда барион 0
b
)
</br> 0
b
)
во J / ψ мезон (J/ψ) , kaon (K
)
</br> (K
)
и протон (р). Резултатите покажаа дека понекогаш, наместо да се распаѓаат преку посредни состојби на ламбда , Λ0
b
</br> Λ0
b
распаднати преку посредни состојби на пентакварк. Двете држави, именувани P+
c
(4380)
</br> P+
c
(4380)
и P+
c
(4450)
</br> P+
c
(4450)
, имале индивидуални статистички значења од 9   σ и 12   σ, соодветно, и комбинирано значење од 15   σ - доволно за да се бара формално откритие. Анализата ја отфрли можноста дека ефектот бил предизвикан од конвенционалните честички. [3] Двата пентакваркни состојби беа забележани силно распаѓање на J/ψp , па оттаму мора да има содржина на валентни кваркови на два нагоре кваркови , квадрат од долу , шарм кварк и анти-шармен кварк (
u
</br>
u
</br>
u
</br>
u
</br>
d
</br>
d
</br>
c
</br>
c
</br>
c
</br>
c
</br> ), Што ги прави charmonium -pentaquarks. [7] [8] [15]

Побарувањата за pentaquarks не беа цел на LHCb експериментот (кој првенствено е дизајниран да ја испита асиметријата на материјата-антиматерија ) [16] а очигледното откривање на pentaquarks беше опишано како "несреќа" и "нешто што сме се сопнале" координаторот на физиката за експериментот. [10]

Истражувања на пентаквира во други експерименти[уреди | уреди извор]

А одговара на J/ψp инвариантен масен спектар за Λ0
b
→J/ψK
p
</br> Λ0
b
→J/ψK
p
</br> Λ0
b
→J/ψK
p
распаѓање, со секоја компонента прикажана поединечно. Придонесот на pentaquarks е прикажан со изведени хистограми .

Производството на pentaquarks од електрославите распади на Λ0
b
</br> Λ0
b
барионите имаат исклучително мал пресек и даваат многу ограничени информации за внатрешната структура на pentaquarks. Поради оваа причина, постојат неколку тековни и предложени иницијативи за проучување на производството на пентакварк во други канали.

Се очекува дека pentaquarks ќе бидат проучени во електрони-протонски судири во сало B E2-16-007 и сала C E12-12-001A експерименти на JLAB. Главниот предизвик во овие студии е тешката маса на pentaquark, која ќе се произведува во опашката на фотон-протонски спектар во JLAB кинематиката. Поради оваа причина, моментално непозната гранка на фракциите на pentaquark треба да бидат доволно големи за да се овозможи откривање на pentaquark во JLAB кинематика. Предложениот Electron Ion Collider кој има повисоки енергии е многу подобар за овој проблем.

Интересен канал за изучување на pentaquarks во протонски-нуклеарни судири беше предложен во Schmidt и Siddikov (2016). [17] Овој процес има голем пресек поради недостаток на електроследни посредници и дава пристап до функции на pentaquark wave. Во експериментите со фиксна цел, pentaquarks ќе бидат произведени со мали брзини во лабораториска рамка и лесно ќе се детектираат. Покрај тоа, ако постојат неутрални pentaquarks, како што е предложено во неколку модели врз основа на симетрија на вкус, тие може да бидат произведени и во овој механизам. Овој процес може да се изучува во идните експерименти со висока осветленост како По @ LHC и NICA .

Апликации[уреди | уреди извор]

Цветни цевки од пет статични кваркови и антикваркни обвиненија, пресметани во решетката КХД . [18] Конфинансирањето во квантната хромодинамика доведува до производство на цевки со флукс кои ги поврзуваат обвиненијата за боја. Цевките на флукс делуваат како атрактивни QCD потенцијални низи .

Откривањето на pentaquarks ќе им овозможи на физичарите да ја проучуваат силната сила подетално и да помогнат во разбирањето на квантната хромодинамика . Покрај тоа, тековните теории сугерираат дека некои многу големи ѕвезди произведуваат pentaquarks додека се колапсуваат. Студијата на pentaquarks може да помогне да се фрли светлина врз физиката на неутронските ѕвезди . [8]

Поврзано[уреди | уреди извор]

Белешки[уреди | уреди извор]

  1. The colour charges do not correspond to physical visible colours. They are arbitrary labels used to help scientists describe and visualise the charges of quarks.

Наводи[уреди | уреди извор]

Дополнителна литература[уреди | уреди извор]

Надворешни врски[уреди | уреди извор]

  1. Gignoux, C.; Silvestre-Brac, B.; Richard, J. M. (16 јули 1987 г). Possibility of stable multiquark baryons. „Physics Letters B“ том  193 (2): 323–326. doi:10.1016/0370-2693(87)91244-5. Bibcode1987PhLB..193..323G. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0370269387912445. 
  2. H. J. Lipkin. New possibilities for exotic hadrons — anticharmed strange baryons. „Physics Letters B“ том  195 (3): 484–488. doi:10.1016/0370-2693(87)90055-4. Bibcode1987PhLB..195..484L. 
  3. 3,0 3,1 3,2 "Observation of particles composed of five quarks, pentaquark-charmonium states, seen in Λ0
    b
    →J/ψpK decays"
    . CERN/LHCb. 14 July 2015. конс. 2015-07-14.
     
  4. 4,0 4,1 H. Muir (2 July 2003). "Pentaquark discovery confounds sceptics". New Scientist. конс. 2010-01-08. 
  5. K. Hicks (23 July 2003). "Physicists find evidence for an exotic baryon". Ohio University. конс. 2010-01-08. 
  6. 6,0 6,1 See p. 1124 in C. Amsler et al. (Particle Data Group). Review of particle physics. „Physics Letters B“ том  667 (1–5): 1–6. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. Bibcode2008PhLB..667....1A. http://pdg.lbl.gov/2008/download/rpp-2008-plB667.pdf. 
  7. 7,0 7,1 R. Aaij et al. (LHCb collaboration). Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ0
    b
    →J/ψKp decays
    . „Physical Review Letters“ том  115 (7): 072001. doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001. PMID 26317714. Bibcode2015PhRvL.115g2001A.
     
  8. 8,0 8,1 8,2 I. Sample (14 July 2015). "Large Hadron Collider scientists discover new particles: pentaquarks". The Guardian. конс. 2015-07-14. 
  9. 9,0 9,1 J. Pochodzalla (2005). „Duets of strange quarks“. Hadron Physics. стр. 268. ISBN 978-1614990147. 
  10. 10,0 10,1 G. Amit (14 July 2015). "Pentaquark discovery at LHC shows long-sought new form of matter". New Scientist. конс. 2015-07-14. 
  11. T. D. Cohen; P. M. Hohler; R. F. Lebed. On the Existence of Heavy Pentaquarks: The large Nc and Heavy Quark Limits and Beyond. „Physical Review D“ том  72 (7): 074010. doi:10.1103/PhysRevD.72.074010. Bibcode2005PhRvD..72g4010C. 
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 W.-M. Yao et al. (Particle Data Group). Review of particle physics:
    Θ+
    . „Journal of Physics G“ том  33 (1): 1–1232. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001. Bibcode2006JPhG...33....1Y. http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/theta_b152.pdf.
     
  13. D. Diakonov; V. Petrov; M. Polyakov. Exotic anti-decuplet of baryons: prediction from chiral solitons. „Zeitschrift für Physik A“ том  359 (3): 305. doi:10.1007/s002180050406. Bibcode1997ZPhyA.359..305D. 
  14. T. Nakano et al. (LEPS Collaboration). Evidence of the Θ+ in the γd→K+Kpn reaction. „Physical Review C“ том  79 (2): 025210. doi:10.1103/PhysRevC.79.025210. Bibcode2009PhRvC..79b5210N. 
  15. P. Rincon. „Large Hadron Collider discovers new pentaquark particle“, „BBC News“, 14 јули 2015.
  16. "Where has all the antimatter gone?". CERN/LHCb. 2008. конс. 2015-07-15. 
  17. Schmidt, Iván; Siddikov, Marat (3 мај 2016 г). Production of pentaquarks in pA-collisions. „Physical Review D“ том  93 (9): 094005. doi:10.1103/PhysRevD.93.094005. Bibcode2016PhRvD..93i4005S. 
  18. N. Cardoso; M. Cardoso; P. Bicudo. Color fields of the static pentaquark system computed in SU(3) lattice QCD. „Physical Review D“ том  87 (3): 034504. doi:10.1103/PhysRevD.87.034504. Bibcode2013PhRvD..87c4504C.