.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Беларусь
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.91903.html

статья Открыт новый загадочный мезон

Максим Борисов, 08.07.2005
Реклама

График, отражающий регистрацию новой частицы, с сайта www-public.slac.stanford.edu/babar/

На Симпозиуме по лептон-фотонным взаимодействиям в области высоких энергий (Symposium on Lepton-Photon Interactions at High Energies - LP2005), проходившем с 30 июня по 5 июля в Упсале (Швеция), физиками, занятыми в известном эксперименте BaBar в Стэнфордском центре линейного ускорителя (Stanford Linear Accelerator Center - SLAC) Министерства энергетики США, было объявлено об открытии нового массивного мезона (так называемого резонанса), получившего обозначение Y(4260).

Эта частица, как считается, должна состоять из чармированного (иначе говоря "очарованного", charm) и античармированного кварков, однако она не распадается так, как ожидалось, и поэтому ее относят к все возрастающему числу загадочных "экзотических" мезонов, с некоторых пор обнаруживаемых во многих лабораториях, занятых исследованиями в области физики элементарных частиц, включая и эксперимент Belle на B-мезонной фабрике японского центра KEK в Цукубе. Некоторые из этих экзотов, вроде DSJ(2317) и DSJ(2458), заставляют по-новому взглянуть на те способы, которыми кварки могут объединяться в частицы, а другие - вроде Y(3940) - бросают вызов всем обычным теоретическим объяснениям и, следовательно, нашему пониманию природы. Этот ряд, кроме всего прочего, содержит также и частицу Y(3490), которая может быть связана с новооткрытой Y(4260), и в свое время вызвавшую всеобщий фурор X(3872), которая может состоять из четырех кварков (то есть представлять собой экзотический никогда ранее невиданный тетракварк).

В настоящее время говорят о существовании шести типов (сортов или же "ароматов") кварков, каждый их которых имеет соответствующий антикварк. "Верхний" и "нижний" кварки ("up", "down" quarks) - самые легкие, они входят в состав ядер атомов обычного вещества. Более тяжелые кварки рождались в ранней Вселенной, они создаются сегодня в экспериментах на ускорителях частиц и в столкновениях космических лучей с атомами в земной атмосфере. Стэнфордский ускоритель имеет давнюю традицию открытия "очарованных" кварков, начиная с награжденного Нобелевской премией открытия первых таких частиц, системы "очарованный-антиочарованный", в 1974 году. Сила, которая связывает кварки вместе, в отличие от большинства других взаимодействий, известных в природе, растет неограниченно при увеличении расстояния между парой взаимодействующих кварков, поэтому одиночных изолированных кварков не существует.

Новая частица Y(4260) рождается в ходе столкновений между электронами и их коллегами-антиподами (античастицами), называемыми позитронами. Обозначение Y(4260) отражает измеренную в эксперименте массу резонанса - 4260 МэВ (мегаэлектронвольт), но пока ничего не говорит о его внутреннем устройстве. Соответствующая статья на этой неделе была представлена на рассмотрение Physical Review Letters.

Персис Дрелл. Фото с сайта www-glast.slac.stanford.edu "Это прекрасный результат, - заявила Персис Дрелл (Persis Drell), руководящая исследованиями в области элементарных частиц в SLAC. - Методы, позволяющие извлекать полезные сигналы из общего набора данных, показали решающее преимущество той обширной статистики, что была набрана в BaBar. Однако пока мы еще не знаем, что именно это новое открытие должно нам сказать [о свойствах этого мира]..., но мы знаем достаточно, чтобы начать удивляться. Все вышло не так, как мы ожидали!"

Один весьма необычный аспект открытия Y(4260) связан с электрон-позитронной парой, аннигилирующей с испусканием перед столкновением высокоэнергетичного фотона - и ничего более. Это позволяет физикам BaBar устанавливать значения некоторых важных квантовых чисел, характеризующих частицы, участвующие во взаимодействии - типа заряда и спина. Однако требуется еще изучить, какие комбинации кварков и глюонов - то есть "неделимых кирпичиков" нашей Вселенной - реально задействованы в этих процессах. Наиболее вероятный сценарий заключается в том, что Y(4260) может являться частью большого "очарованного" семейства частиц, именуемых пси-мезонами, состоящими из чармированного и нечармированного кварков, накрепко связанных сильным взаимодействием. Несмотря на то, что все пси-мезоны имеют один и тот же базовый состав, их масса может существенно варьироваться, напоминая тем самым поведение электрона, который вместе с протоном образует атом водорода, - он тоже, согласно квантовой механике, может находиться на целом ряде разрешенных энергетических уровней. Но с этим объяснением сопряжена одна существенная проблема. При отслеживании членами группы BaBar распадов Y(4260) в другие частицы наблюдался только набор J/пси ("джи-пси"), пи+ и пи-. Если бы новая частица действительно представляла собой новый тип пси-мезона и обладала бы теми же самыми квантовыми числами, то она должна была бы достаточно часто распадаться и на частицы, содержащие чармированный и нечармированный кварк, а проведенные замеры темпов электрон-позитронной аннигиляции не оставляют подобной возможности.

"Мы видим, что частица не распадается тем способом, которым, как мы ожидали, она должна была распадаться, если входит в пси-семейство, - пояснил представитель проекта BaBar Дэвид Макфарлэйн (David MacFarlane). - Это очень таинственное обстоятельство. Либо мы неправильно трактуем теорию, которая описывает, как работает сильное взаимодействие в этих связанных состояниях частиц, либо имеем дело с более экзотическими состояниями, чем просто частица, состоящая из чармированного и античармированного кварков".

Открывающиеся экзотические возможности включают в себя, например, связанные воедино дикварки (diquarks) - то есть частицы с двумя кварками и двумя антикварками, - а также гибридные мезоны - частицы с кварком, антикварком и связанным глюоном (?!).

Детектор BaBar. Фото с сайта www.sciencedaily.com В эксперименте BaBar задействовано приблизительно 600 ученых и инженеров из 75 учреждений Канады, Китая, Франции, Германии, Италии, Нидерландов, Норвегии, России, Испании, Великобритании и Соединенных Штатов. В дополнение к объявлению об открытии Y(4260) коллаборация BaBar на лептон-фотонном симпозиуме представила еще 65 работ. Экспериментаторы сейчас активно занимаются проблемой возможной асимметрии материи и антиматерии в определенных типах распадов, так называемых "пигвиньих" модах (penguin modes, получивших столь необычное название по характерному схематическому рисунку путей распада), возможно дающих выход на нестандартную физику вроде теорий суперсимметрии (суперсимметрия - это гипотетическая новая "симметричная" структура пространства-времени, в которой каждая из открытых к настоящему времени элементарных частиц считается партнером своего парного очень массивного "суперпартнера"). Истинность этой или других новых физических теорий могла бы найти отражение в наличии этих самых дополнительных "пингвиньих" путей, которые должны быть особенно чувствительны к результирующим эффектам. Два доклада на конференции (от BaBar и Belle) представили научной общественности данные, касающиеся двух новых типов "пингвиньих" распадов, добавляющих сомнения в копилку сторонников новой нестандартной физики вроде теории суперсимметрии, которая могла бы влиять на эти распады.

Источники:
BaBar finds new massive particle - SLAC Press Release
Observation of a Broad Structure in the $\pi^+\pi^-J/\psi$ Mass Spectrum around 4.26 GeV/$c^2$ - arXiv
Bottoms down for quarks - Physics Web

Ссылки:
The BaBar Homepage
Bottom quarks reveal something of their identity - PhysOrg.com
Физическая B-ология - Phys.Web.Ru

Максим Борисов, 08.07.2005


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей