物理学者は完全に魅力的なテトラクォークを発見しました

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物理学者は完全に魅力的なテトラクォークを発見しました
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Anonim
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LHCbコラボレーションの物理学者は、2つのチャームクォークと2つのチャームクォークで構成される新しいテトラクォークを発見しました。これは、ダイクォークとアンチダイクォークのペアがグルーオン相互作用によってリンクされている最初の粒子です。結果はCERN-LHCワークショップで発表されました。

クォークモデルによると、強く相互作用する粒子(ハドロン)は、クォークと反クォークのペア(中間子)を形成するか、3つのクォーク(バリオン:中性子と陽子)のグループに集まります。残りの粒子はエキゾチックと見なされますが、1964年にマレー・ゲルマンは、バリオンまたは中間子構造にクォークと反クォークのペアを埋め込むことにより、より大きな粒子が形成される可能性を認めました。

2014年にのみ、LHCb検出器に取り組んでいる物理学者は、4つのクォークからなる新しい粒子Z(4430)+を発見しました:ccdu(c-チャームド、d-ダウン、u-アップ)。そして2015年、崩壊Λb0→J /ψpKの間に、物理学者は最初の実行の結果を分析した後、2つのペンタクォークJ /ψpを発見し、1年前に彼らはコライダーの2番目の実行の分析結果を提示しました-新しいデータによると、この過程で3つのペンタクォークが形成されます。テトラクォークがどのように検出されるかについては、4年前の記事「テトラクォークは西部開拓時代」ですでに書いています。

エキゾチックな粒子を検索するためのいくつかの領域があります:軽いシステム(u、d、sクォークを含む)、軽い重いシステム(少なくとも1つのbまたはcクォークを含む)、および二重に重いシステム(クォークと反クォークのペアcを含む) -またはb-クォーク)。後者は、スペクトルが狭く、互いに重なり合わないため、実験的に検出するのが最も簡単です。また、粒子の質量が大きいため、非相対論的理論の量子色力学のモデルを使用して記述されます。

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エキゾチックな状態のスキーム:ハイブリッド(異なる芳香族クォークと反クォーク)、グルオニウム、テトラクォークとペンタクォーク、2つの中間子のハドロン分子と基本分子としての重水素

新しいテトラクォークを探すために、物理学者は可能なテトラクォークの質量Tccccを計算し、衝突型加速器の操作の2シーズンのデータを分析しました。科学者によると、Tccccテトラクォークは2つのJ /ψ中間子(チャームクォークと反クォークのペア)に崩壊します。このような崩壊を探すために、研究者たちは33,000を超える崩壊イベントJ /ψ→μ+μ-(ミューオンと反ミューオン)を選択しました。

分析中に、科学者たちは、6,900メガ電子ボルトのエネルギーを持つ狭いピークと6400〜6600メガ電子ボルトの範囲の広いピークを発見しました。新しい粒子がないという仮定の下でスペクトルを記述しようとすると、物理学者は6200〜7400メガ電子ボルトの範囲で、許容される5標準偏差を超える大きな偏差を受け取りました。これは、このギャップに新しい粒子が存在することを確認します。この場合、6900メガエレクトロンボルトのエネルギーを持つピークはTccccテトラクォークの形成とよく相関し、いくつかの理由で広いピークが現れる可能性があります-これらはTccccテトラクォークの他の状態であるか、テトラクォーク状態が単一を妨害します-粒子の無共鳴散乱、またはより複雑な減衰が発生します。

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テトラクォークの2つの境界状態を介したデータの記述を伴う、不変質量にわたるイベント数の分布

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テトラクォーク状態の干渉と単一粒子散乱によるデータの説明を含む、不変質量全体にわたるイベント数の分布

今日まで、マルチクォーク粒子の構造についての一般的な理解はありません。それは、その構造内に密接に結合したクォークを持つ1つの粒子であるか、またはいくつかのJ /ψ中間子の分子です。新しいテトラクォークTccccは、4つのクォークの珍しい組み合わせの例ですが、その構造には、グルーオンの相互作用によってリンクされている魅力的なダイクォークとアンチダイクォークが含まれています。これは、検出された粒子の質量が、チャームクォークの既知の粒子(チャームクォークと反クォークのペア)およびエキゾチックなX、Y、Z粒子の質量よりも大きいという事実によって確認されます。しかし、そのような粒子の構造の分子理論はまだ反駁されていません。したがって、より多くの実験が必要であり、作品の作者はLHCbの作品の第3シーズンから期待しています-その開始は2021年3月に予定されています。

すべてのクォークが異なっていた最初のテトラクォークのテバトロンでの発見は、4年前に報告されました。しかし、文字通り1か月後、より正確な検出器とのLHCbコラボレーションはその存在に疑問を呈し、したがってLHCbコラボレーションのすべての新しい粒子は十分な懐疑論で扱われます。

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