О блокировках  |  На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.51425.html

статья Обнаружены первые "молекулы" среди мезонов

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 21.11.2003

На графике (с сайта www.kek.jp) по вертикали отложено число наблюдаемых событий. Массе частицы, которая давала при распаде J-пси и два пи-мезона, соответствует маленький пик вблизи значения 3,872 ГэВ. Высокий пик слева - это калибровочный сигнал от уже известной и относительно хорошо изученной частицы пси-1 (3686) Участники коллаборации Belle, объединяющей представителей 11 стран вокруг эксперимента в лаборатории KEK в Японии объявили об открытии новой субатомной частицы, которая получила обозначение X(3872). Само по себе обнаружение новой частицы - не такая уж и редкость, подобных частиц открыто уже больше сотни, однако 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. Открытие было подтверждено американскими специалистами из Лаборатории Ферми (Collider Detector at Fermilab - CDF), где новую частицу уже прозвали "mystery meson" - "таинственным мезоном".

Мезоны - частицы, которые состоят из кварка и антикварка, которые скрепляются вместе за счет ядерных сил (или "цветных", иначе говоря, сильных взаимодействий, переносчиками которых являются другие частицы - глюоны). Так как существует шесть различных разновидностей, или "ароматов" кварков - "верхний" (up), "нижний" (down), "странный" (strange), "очарованный" (или "чармированный", charm), "красивый" (beauty или bottom) и "истинный" (truth или top) и шесть соответствующих антикварков, - в природе может в принципе существовать довольно большое количество самых разнообразных мезонов. Мезоны нестабильны, распадаются на другие частицы за доли секунды. Кроме мезонов, из кварков (из троек кварков) составлены еще барионы (в том числе и привычная нам материя - стабильные протоны, нейтроны, более экзотичные антипротоны и т.д.).

То есть получается что-то вроде таблицы Менделеева для частиц:
Пион (пи-мезон) = (u, d-антикварк); заряд = +1
Каон (ка-мезон) = (s, u-антикварк); заряд = -1
J/Psi (J-пси) = (c, c-антикварк); заряд 0
D = (c, u-антикварк); заряд 0
D-античастица = (c-антикварк, u); заряд = 0
Барионы:
Протон = (u, u, d); заряд = +1
Нейтрон = (d, d, u); заряд = 0
Антипротон = (u-антикварк, u-антикварк, d-антикварк); заряд = -1

Тип мезона, составленного из одного "чармированного" (c-кварка) и одного "античармированного" кварка, называют чармонием. Поиск очередного такого чармония, названного "пси-2", и привел к открытию новой частицы.

Схема распада частиц с сайта www.kek.jp. Частица X(3872) появляется вместе с K-мезоном при распаде B-мезона. Как только она рождается, то сразу распадается на частицу J-пси и два пи-мезона

Группа Belle изучала распад B-мезонов (мезонов, которые содержат "красивый" b-кварк), рождающихся в процессе электрон-позитронных столкновений на B-мезонной фабрике KEKB в Цукубе. Belle - это целый комплекс из очень чувствительных радиационных детекторов, расположенных внутри большого сверхпроводящего электромагнита (проектирование и строительство этого устройства заняло почти десять лет). Было замечено, что B-мезоны изредка распадались на X(3872) и K-мезон. Заметный пик в энергетическом спектре был обнаружен в районе 0,775 ГэВ. Это соответствует массе 3872 МэВ (отсюда и название частицы, а масса ее сравнима с массой атома гелия), причем новая частица почти немедленно (время жизни таких мезонов измеряется миллиардными и триллионными долями секунды) распадалась на другие, более долгоживущие частицы - на частицу "J-пси" и два пи-мезона (X(3872) -> J/Psi + Pion + Pion).

Все бы хорошо, но масса этого нового мезона оказалась выше, чем давали теоретические предсказания (собственно, на 60 МэВ больше, чем искомая пси-2). Кроме того, пути, которыми происходил распад, также отличаются от тех, которые, по теории, были бы наиболее вероятными. Одна из двух возможностей справиться с подобными несоответствиями - это внести изменения в текущие модели сильных взаимодействий, в квантовую хромодинамику (КХД). Альтернативой же этому может служить предположение, что X(3872) является первым примером "молекулярного состояния" мезона, который содержит два кварка и два антикварка (c, c-антикварк, u, u-антикварк) - соединение двух D-мезонов.

До недавнего времени физики, занимающиеся частицами, регистрировали только частицы, которые содержат два или три кварка. Однако в прошлом году появились сообщения об открытии другой, более легкой, частицы с четырьмя кварками, известной как Ds(2317) и частицы с пятью кварками, известной под именем "пентакварк". Так что такое предположение уже никого не шокирует. К тому же нужно заметить, что тетракварки и пентакварки были предсказаны давно (в 70-х годах), но до последнего времени их почему-то не находили.

Источники:
Belle Discovers a New Particle - Belle group
New particle turns up in Japan - PhysicsWeb
New particle is double trouble for physicists - New Scientist
Scientists find mystery particle - BBC News
New 'Mystery Meson' Sub-Atomic Particle Discovered - Slashdot

На иллюстрациях:
1) На графике (с сайта www.kek.jp) по вертикали отложено число наблюдаемых событий. Массе частицы, которая давала при распаде J-пси и два пи-мезона, соответствует маленький пик вблизи значения 3,872 ГэВ. Высокий пик слева - это калибровочный сигнал от уже известной и относительно хорошо изученной частицы пси-1 (3686).
2) Схема распада частиц с сайта www.kek.jp. Частица X(3872) рождается вместе с K-мезоном при распаде B-мезона. Как только она появляется, то сразу распадается на частицу J-пси и два пи-мезона.

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 21.11.2003


новость Новости по теме