Glavni Novice 'Dvojno očarljiv' tetrakvark je najdlje živeči delec eksotične snovi, ki so ga kdaj našli

'Dvojno očarljiv' tetrakvark je najdlje živeči delec eksotične snovi, ki so ga kdaj našli

Umetnik

Umetniška risba novega delca, imenovanega Tcc+, ki je sestavljen iz dveh očarljivih kvarkov, zgornjega in spodnjega antikvarka. (Zasluge za sliko: CERN)

Znanstveniki pri največjem razbijaču atomov na svetu so odkrili najdlje živeči delec eksotične snovi, kar so jih kdaj opazili, in ima dvakrat večji čar od vsega, kar je bilo odkrito doslej.

Fiziki se morajo še poglobiti v enigmatično naravo tega novoodkritega delca - imenovanega tetrakvark z dvojnim šarmom - vendar je resnično čudna mešanica, ki vsebuje nenavadno kombinacijo dveh delcev snovi in ​​dveh delcev antimaterije. In dvojno očarljiv delec je tako čuden, da sploh ne vemo, kako se njegovi deli držijo skupaj.

Delci, ki se združijo v tetrakvark, kvarke, so nekateri najosnovnejši gradniki snovi in ​​so na voljo v šestih različnih vrstah ali 'okusih', od katerih ima vsak svojo maso in naboj: gor, dol, zgoraj, spodaj, nenavaden , in čar. Čeprav so fiziki v zadnjih letih odkrili številne tetrakvarke, je ta najnovejši dodatek – mešanica dveh šarm kvarkov in dveh kvarkov antimaterije – prvi 'dvojno šarmiran', kar pomeni, da vsebuje dva šarm kvarka brez kakršnih koli šarm antikvarkov, ki bi ju uravnotežili.

Sorodno: Onstran Higgsa: 5 izmuzljivih delcev, ki se morda skrivajo v vesolju

Glede tega, kako so kvarki razporejeni znotraj novega tetrakvarka: vsi delci so lahko enakomerno zlepljeni, lahko so dva para kvark-antikvark, ohlapno pomešana skupaj v 'molekulo' ali pa čudna mešanica obojega, Matteo Palutan , fizik delcev v Nacionalnem laboratoriju Frascati v Italiji in namestnik tiskovnega predstavnika Veliki hadronski trkalnik Beauty (LHCb) eksperiment, je povedal Live Science.

Do odkritja so prišli z analizo razpadov delcev, ki so se zgodili v velikem hadronskem trkalniku.

Do odkritja so prišli z analizo razpadov delcev, ki so se zgodili v velikem hadronskem trkalniku.(Zasluge za sliko: Shutterstock)

Ker kvarki ne morejo obstajati sami, se spajajo v različne 'recepte' delcev, imenovane hadroni. Mešanice treh kvarkov imenujemo barioni - kot sta proton in nevtron - in mešanice kvarkov in njihovih antimaterija nasprotja se imenujejo mezoni.

Vendar ni trdnega pravila, da morajo kvarki obstajati le v parih ali trojčkih. Chris Parkes, fizik z Univerze v Manchestru v Angliji in tiskovni predstavnik eksperimenta LHCb, je dejal, da so teorije napovedovale obstoj hadronov, ki vsebujejo več kot dva ali tri kvarke, že od zgodnjih šestdesetih let prejšnjega stoletja, vendar so fiziki te hadrone opazili šele v zadnjih letih. kombinacije, ki na kratko pomežiknejo v obstoj. Prvi odkriti tetrakvark je bil odkrit leta 2003 z eksperimentom Belle na Japonskem. Od takrat so fiziki odkrili celo vrsto hadronov s štirimi kvarki, leta 2015 pa so našli še dva, razvrščena kot 'pentakvarki', ki sta vsebovala pet.

Te redkejše in nenavadne kombinacije kvarkov so znane kot eksotični delci in imajo nenavadne lastnosti, ki bi fizikom lahko pomagale bolje razumeti ali celo prepisati pravila, ki urejajo materijo.

'Obstaja širok razpon napovedi o tem, katere eksotične države je treba videti in kakšne bodo njihove lastnosti,' je Parkes povedal za Live Science, pri čemer se je skliceval na množico predlaganih razširitevStandardni model— teorija, ki opisuje vse znane temeljne delce in njihove interakcije, vendar izpušča podrobnosti o eksotičnih delcih in o tem, kako jih je mogoče zlepiti skupaj. 'Ko odkrijemo več teh eksotičnih hadronov, lahko prilagodimo te modele in preizkusimo njihove napovedi, da bomo lahko izvedeli več o tem, kako se kvarki združujejo v hadrone.'

Moški se s kolesom vozi po pospeševalniku delcev v CERN-u

Moški se s kolesom vozi po delu pospeševalnika delcev v CERN-u.(Zasluge za sliko: VALENTIN FLAURAUD/AFP prek Getty Images)

Čeprav so eksotični delci vabljivi predmeti za preučevanje, jih je zaradi neverjetno kratke življenjske dobe težko raziskovati. Razmeroma 'dolga' življenjska doba tetrakvarka z dvojnim šarmom (znanstveno zapisanega kot Tcc+) povzroči, da se pojavi v velikem hadronskem trkalniku (LHC), največjem pospeševalniku delcev na svetu, nekoliko dlje kot eno kvintiljoninko sekunde pred njim razpade na lažje delce, so povedali raziskovalci.

Kljub temu ima tetrakvark z dvojnim šarmom daljšo življenjsko dobo kot večina eksotičnih delcev. Zaradi svoje dolge življenjske dobe, skupaj z dejstvom, da je manjše delce, na katere razpade, razmeroma enostavno zaznati, je popoln kandidat za fizike, ki želijo preizkusiti obstoječe teoretične modele ali raziskati prej skrite učinke.

Fiziki na LHC so novi tetrakvark našli z 'bump huntingom', metodo, ki je od leta 2009 razkrila 62 novih hadronov, vključno s slavnimHiggsov bozonleta 2012. Preprosto povedano, iskanje izboklin vključuje prečesavanje podatkov iz več tisoč milijonov interakcij delcev, ki jih beleži vsak od detektorjev LHC. Potem ko so izločeni vsi hrup v ozadju in signali iz znanih interakcij, lahko vsak nepričakovan skok v odčitkih sistema zagotovi pomemben namig, da se je zgodilo nekaj bolj nenavadnega. Lov na udarce lahko traja od dve do tri leta, je dejal Parkes.

Običajno tetrakvarki razpadejo zaradi močne sile - ene odštiri temeljne naravne sile— vendar jim ni treba tako propadati. Medtem ko Tcc+ razpade zaradi močne sile, fiziki menijo, da bi lahko pokazal pot do še neodkritega tetrakvarka, ki mu je prepovedano razpadati na ta način. V teoriji naj bi en neodkriti bratranec Tcc+, imenovan Tbb (ki vsebuje dva spodnja kvarka namesto dveh očaranih kvarkov), razpadel samo zaradi šibke sile, kar bi mu dalo življenjsko dobo za rede velikosti daljšo od življenjske dobe Tcc+ ali katerega koli drugega kvarka , je Palutan povedal za Live Science.

Toda ker je Tbb veliko težje najti kot kateri koli drug tetrakvark, ki so ga še opazili, bodo fiziki verjetno potrebovali močnejši detektor, da ga ujamejo. Podatki, uporabljeni za iskanje Tcc+, so izhajali iz dveh prejšnjih obiskov LHC na spletu in Parkes meni, da je malo verjetno, da bodo podatki iz teh poskusov prinesli signal izmuzljivega Tbb. Namesto tega nameravajo raziskovalci poiskati delce v podatkih iz nove serije z uporabo nadgrajenega detektorja, ki se bo začela naslednje leto.

Novi detektor 'nam bo omogočil kopičenje signalnih dogodkov s petkratno hitrostjo, ki smo je bili vajeni v preteklih letih,' je dejal Palutan. 'Zato smo prepričani, da če je Tbb tam, ga bomo lahko ujeli. Treba je biti potrpežljiv.«

Zanimivi Članki