Pengamatan materi-aneh menunjukkan keberadaan diquark di baryon – Dunia Fisika

Analisis ekstensif atas data yang dikumpulkan hampir 20 tahun lalu telah menghasilkan penemuan yang mengejutkan: bahwa materi aneh dapat terbentuk ketika satu foton diserap secara bersamaan oleh dua quark. Penelitian dipimpin oleh Lamia El Fassi di Mississippi State University dan mengajukan pertanyaan mendasar tentang sifat gaya nuklir kuat.

Partikel materi-aneh yang disebut baryon lambda masing-masing mengandung satu quark atas, bawah, dan aneh. Komposisi quark mereka berarti bahwa partikel-partikel ini adalah target yang sangat menarik bagi fisikawan yang mempelajari interaksi kuat – gaya fundamental yang mengikat quark bersama.

Namun karena masa hidupnya yang singkat, baryon lambda tidak dapat diamati secara langsung. Sebaliknya, peneliti dapat mengidentifikasi mereka dengan mendeteksi produk pembusukan mereka. Ini adalah pion, dan baik proton atau neutron.

Baryon eksotis

Pada tahun 2004, percobaan di Fasilitas Akselerator Berkas Elektron Berkelanjutan (CEBAF), bagian dari Jefferson Lab di Virginia, bertujuan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang partikel yang sulit dipahami ini. Akselerator menghasilkan aliran elektron energik yang stabil, membuatnya ideal untuk mempelajari baryon eksotis yang terbentuk melalui proses yang disebut hamburan nukleon elektron inelastis dalam semi-inklusif (SIDIS).

Dalam proses khusus ini, elektron CEBAF dihamburkan oleh proton dan neutron pada target yang terbuat dari deuterium, karbon, besi, dan timbal. “Karena proton atau neutron benar-benar pecah, ada sedikit keraguan bahwa elektron berinteraksi dengan quark di dalamnya,” jelas El Fassi.

Setelah disintegrasi ini, quark atas atau bawah yang terpengaruh – yang berinteraksi dengan pancaran elektron melalui foton virtual – bergerak sebentar sebagai partikel bebas, sebelum berikatan dengan quark lain yang ditemuinya untuk membentuk hadron baru. Dalam beberapa kasus luar biasa, itu mungkin mengikat bersama dengan quark atas atau bawah lainnya dan quark aneh – membentuk baryon lambda.

Produk pembusukan

Dalam percobaan CEBAF, partikel-partikel ini hanya dapat diidentifikasi dengan kombinasi produk peluruhannya dan elektron yang dihamburkan. Tantangan yang dihadirkan oleh pengukuran tidak langsung seperti itu berarti bahwa hasil konklusif sudah lama datang. Namun setelah lebih dari satu dekade analisis menyeluruh, dimulai ketika El Fassi adalah seorang peneliti pascadoktoral, dia dan timnya akhirnya dapat mengamati baryon lambda dalam tabrakan.

“Studi ini membantu membangun sebuah cerita, analog dengan film, tentang bagaimana quark yang dipukul berubah menjadi hadron,” jelas El Fassi. “Dalam makalah baru [di Physical Review Letters], kami melaporkan pengamatan pertama dari studi semacam itu untuk lambda baryon di daerah fragmentasi maju dan mundur.” Daerah ini mengacu pada arah gerak proton atau neutron yang terdeteksi setelah peluruhan lambda, relatif terhadap berkas elektron yang masuk.

Analisis tim mengungkapkan hasil yang sangat mengejutkan. Tidak seperti ketika SIDIS menghasilkan partikel yang lebih ringan dengan masa hidup yang lebih lama, elektron CEBAF tampaknya tidak berinteraksi dengan quark tunggal dalam kasus ini, tetapi dengan sepasang quark (disebut diquark) – yang kemudian berikatan dengan quark asing.

Mekanisme yang berbeda

“Pasangan quark ini menunjukkan mekanisme produksi dan interaksi yang berbeda dari kasus interaksi quark tunggal,” kata Hafidi.

Detektor sinar kosmik mungkin telah melihat nugget materi gelap

Memang, implikasi dari penemuan ini bisa sangat mengejutkan untuk kromodinamika kuantum (QCD), yang merupakan kerangka teori yang menggambarkan gaya nuklir kuat.

“Ada bahan yang tidak diketahui yang tidak kami pahami,” kata anggota tim William Brooks di Federico Santa María Technical University di Chili. “Ini sangat mengejutkan, karena teori yang ada pada dasarnya dapat menggambarkan semua pengamatan lain, tetapi tidak untuk yang satu ini. Itu berarti ada sesuatu yang baru untuk dipelajari, dan saat ini, kami tidak tahu apa itu.”

Di masa depan, tim berharap perbaikan CEBAF dan detektornya yang akan datang dapat membawa mereka selangkah lebih dekat untuk menjawab pertanyaan mendasar ini. Seperti yang dijelaskan El Fassi, “setiap pengukuran baru yang akan memberikan informasi baru untuk memahami dinamika interaksi yang kuat sangatlah penting”.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/strange-matter-observation-points-to-existence-of-diquarks-in-baryons/