Новый кварктет: субатомные причуды в семействе пентачастиц
Физики, работающие на Европейском ускорителе частиц, заявили, что им удалось обнаружить никогда прежде не виданную элементарную частицу, составленную из пяти фундаментальных частиц, называемых кварки и антикварки. Как известно, протоны и нейтроны (нуклоны) содержат по три кварка, более тяжелые квазистабильные частицы (гипероны) могут состоять из пары кварк и антикварк, частиц же, составленных из четырех кварков, не существует вовсе. А впервые об открытии частицы из пяти кварков было заявлено этим летом тремя независимыми группами, работающими в Соединенных Штатах, Японии и России.
Теперь вот случаи рождения приблизительно 40 частиц нового типа были выявлены при анализе миллионов протон-протонных столкновений в экспериментах 2000-2001 годов на сверхмощном протонном синхротроне (Super Proton Synchrotron accelerator) Европейского центра ядерных исследований (CERN) около Женевы.
"Обнаружение второго из так называемых пентакварков (pentaquark) - это прекрасное свидетельство в пользу существования ранее теоретически предсказанного целого семейства таких частиц, состоящих из пяти кварков", - говорит Гюнтер Роланд (Gunther M. Roland) из Массачусетского технологического института (MIT), который входил в группу ученых, идентифицировавших эту самую новую частицу. Физики теперь ожидают в будущем расширения нового семейства, то есть идентификации очередных частиц, подобных этим двум первым его представителям, состоящим из четырех кварков и одного антикварка. "Мы действительно находимся сейчас в начале новой эпохи, - говорит Роланд. - Я полагаю, что все это приведет к появлению обширной программы, призванной выявить другие пентакварки и подробно описать их свойства". "Это весьма захватывающе", - соглашается израильский теоретик Гарри Липкин. Открытие этого нового семейства частиц может помочь нам в заполнении лакун в физике взаимодействия кварков, считает теоретик Фрэнк Вильчек (Frank Wilczek) из MIT. От экспериментов на ускорителях в течение уже многих десятилетий ждали подобных свидетельств существования частиц, состоящих из более чем трех кварков или антикварков, а отсутствие таковых считалось обстоятельством "весьма озадачивающим".
"Обширные группировки кварков и антикварков, возможно, существовали в условиях ранней Вселенной, они могут встречаться и сегодня в каких-нибудь экзотических сверхплотных звездообразных объектах, - полагает теоретик Марек Карлинер из Университета Тель-Авива. - Подобно множеству обнаруженных за последнее время инозвездных планет, которые позволили астрономам убедиться в возможности существования самых разнообразных планетарных конфигураций, пентакварки дарят надежду физикам на возможность существования новых субатомных конфигураций".
Источник:
New Quarktet: Subatomic oddity hints at pentaparticle family - Science News Online
Обсудить
Статьи по теме
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.
Британские исследователи выяснили, что фосфор, элемент, как известно, содержащийся в человеческих зубах, может в принципе выступать в роли сверхпроводника. Правда человеку потребовалась бы мощь какого-нибудь Супермена, чтобы сжать свои зубы с силой, достаточной для достижения необходимого эффекта, поскольку переход в сверхпроводящее состояние произойдет лишь при давлении около 2,5 мегабар.
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.
Джон Джилман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно предположил, что по крайней мере одно из свойств шаровой молнии - когезию (cohesion), способность удерживать частицы, составляющие оболочку светящегося шара, вместе на протяжении десятков секунд или даже минут - можно объяснить в терминах атомов Ридберга. Однако другие исследователи, занимающиеся изучением этого феномена, отнеслись к такому выводу скептически.
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.
Это кажется невероятным, но теории гидродинамической турбулентности в завершенном виде не существует до сих пор, созданы только так называемые полуэмпирические теории турбулентности. Вообще это является одной из важнейших проблем современной теорфизики. Теперь сделан важный шаг в описании турбулентности в сверхтекучем гелии-3, что может помочь, наконец, в решении проблемы турбулентности и в классических жидкостях.
Недавно в ходе точных измерений параметров монокристалла кремния с помощью рентгеновских лучей было получено новое значение для числа Авогадро. Эта работа проходила в рамках международной программы, направленной на пересмотр эталона килограмма. Килограмм решено определить в терминах атомных и фундаментальных констант, как и все остальные системные единицы. Тем более, что нынешний материальный эталон килограмма, от которого в конечном счете зависит точность измерений во всем мире, постепенно испаряется и теряет массу.
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.
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.
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).
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.
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.
Исследователи выявили два сейсмических события, которые, как они считают, могли быть вызваны исключительно проходом сквозь Землю кварковой материи - формы вещества, до сих пор не обнаруженной в экспериментах. Впрочем, есть свидетельство того, что такая странная кварковая материя встречается в космосе, среди некоторых экзотических звезд.
Группа американских физиков, не щадя своего времени и средств, помогла торжеству здравого смысла: они доказали, что следствие не может предшествовать своей причине. Эксперименты подтвердили, что недавнее сенсационное исследование, согласно которому свет, казалось, распространялся со скоростью, превышающей его же собственную скорость в вакууме, не противоречит основополагающему для физики понятию причинно-следственной связи.
Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.
Если внеземные цивилизации действительно существуют и при этом не являются исключительной редкостью, то почему мы так и не смогли до сих пор получить от них никаких сигналов? Два физика объясняют эту ситуацию исключительной осторожностью инопланетян. При этом они считают, что есть возможность отправлять сигналы, не открывая своего местоположения.
Новости по теме
