Különös megfigyelések dikvarkok létezésére utalnak a barionokban – Fizika Világ

A közel 20 évvel ezelőtt gyűjtött adatok kiterjedt elemzése meglepő felfedezéshez vezetett: furcsa anyag keletkezhet, ha egyetlen fotont egyszerre két kvark nyel el. A kutatást vezette Lamiaa El Fassi a Mississippi Állami Egyetemen, és alapvető kérdéseket vet fel az erős nukleáris erő természetével kapcsolatban.

A lambda barionoknak nevezett furcsa anyag részecskék egy-egy felfelé, lefelé és furcsa kvarkot tartalmaznak. Kvark összetételük azt jelenti, hogy ezek a részecskék különösen vonzó célpontok a fizikusok számára, akik az erős kölcsönhatást – a kvarkokat összekötő alapvető erőt – tanulmányozzák.

Ám röpke élettartamuk miatt a lambda barionok nem figyelhetők meg közvetlenül. Ehelyett a kutatók a bomlástermékeik kimutatásával azonosíthatják őket. Ezek pionok, és protonok vagy neutronok.

Egzotikus barionok

2004-ben kísérletek a Folyamatos elektronsugaras gyorsító berendezés A virginiai Jefferson Labhoz tartozó (CEBAF) célja, hogy jobban megértse ezeket a megfoghatatlan részecskéket. A gyorsító egyenletes energiaáramot állít elő, így ideális az egzotikus barionok tanulmányozásához, amelyek a félig inkluzív mély-rugalmatlan elektron-nukleonszórás (SIDIS) során keletkeztek.

Ebben a konkrét folyamatban a CEBAF elektronjait protonok és neutronok szórták szét a deutériumból, szénből, vasból és ólomból készült célpontokban. „Mivel a proton vagy a neutron teljesen szétesett, aligha kétséges, hogy az elektron kölcsönhatásba lép a benne lévő kvarkkal” – magyarázza El Fassi.

Ezt a felbomlást követően az érintett felfelé vagy lefelé ható kvark – amely egy virtuális fotonon keresztül kölcsönhatásba lép egy nyalábelektronnal – rövid ideig szabad részecskeként mozog, majd más kvarkokkal összekapcsolva új hadront alkot. Egyes kivételes esetekben összekötődhet egy másik up vagy down kvarkkal és egy furcsa kvarkkal – lambda bariont alkotva.

Bomlástermékek

A CEBAF kísérletben ezeket a részecskéket csak a bomlástermékeik és a szórt elektronok kombinációja alapján lehetett azonosítani. Az ilyen közvetett mérések által támasztott kihívások azt jelentik, hogy hosszú időn át döntő eredmények születtek. Mégis, több mint egy évtizednyi alapos elemzés után, akkortól kezdve, amikor El Fassi posztdoktori kutató volt, ő és csapata végre megfigyelhették a lambda barionokat az ütközések során.

„Ezek a tanulmányok segítenek egy mozgóképhez hasonló történetet felépíteni arról, hogy a lecsapott kvark hogyan válik hadronná” – magyarázza El Fassi. „Egy új lapban [in Fizikai áttekintés betűk], beszámolunk a lambda-barion ilyen jellegű vizsgálatának első megfigyeléseiről az előre és hátrafelé töredezett régiókban. Ezek a tartományok az észlelt proton vagy neutron mozgási irányára utalnak a lambda bomlását követően, a bejövő elektronsugárhoz viszonyítva.

A csapat elemzése különösen meglepő eredményt hozott. Ellentétben azzal, amikor a SIDIS könnyebb részecskéket állít elő hosszabb élettartammal, a CEBAF elektronjai ebben az esetben úgy tűnik, nem egyetlen kvarkkal lépnek kölcsönhatásba, hanem egy kvarkpárral (amit dikvarknak neveznek) – ami ezután egy furcsa kvarkkal kötődik.

Különböző mechanizmus

"Ez a kvarkpárosítás más termelési és kölcsönhatási mechanizmust sugall, mint az egyetlen kvark kölcsönhatása" - mondja Hafidi.

A kozmikus sugárzás detektora sötét anyag rögöket észlelhetett

Valójában ennek a felfedezésnek a következményei különösen feltűnőek lehetnek a kvantumkromodinamika (QCD) számára, amely az erős magerőt leíró elméleti keret.

„Van egy ismeretlen összetevő, amit nem értünk” – mondja a csapat tagja William Brooks a Federico Santa María Műszaki Egyetemen Chilében. „Ez rendkívül meglepő, hiszen a létező elmélet lényegében az összes többi megfigyelést le tudja írni, ezt azonban nem. Ez azt jelenti, hogy van valami új tanulnivaló, és pillanatnyilag fogalmunk sincs, mi lehet az.”

A jövőben a csapat reméli, hogy a CEBAF és detektorai közelgő fejlesztései egy lépéssel közelebb hozhatják őket ezen alapvető kérdések megválaszolásához. Ahogy El Fassi kifejti, „nagyon fontos minden olyan új mérés, amely új információkat ad az erős kölcsönhatások dinamikájának megértéséhez”.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Részvények vásárlása és eladása PRE-IPO társaságokban a PREIPO® segítségével. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/strange-matter-observation-points-to-existence-of-diquarks-in-baryons/