Ny eksotisk stofpartikel, en tetraquark, opdaget

I dag, LHCb-eksperimentet på CERN præsenterer en ny opdagelse på European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP). Den nye partikel opdaget af LHCb, mærket som T _cc ⁺ , er en tetraquark - en eksotisk hadron, der indeholder to kvarker og to antikvarker. Det er den længst levede eksotiske stofpartikel, der nogensinde er opdaget, og den første til at indeholde to tunge kvarker og to lette antikvarker.

Kvarker er de grundlæggende byggesten, hvorfra stof er konstrueret. De kombineres til at danne hadroner, nemlig baryoner, såsom protonen og neutronen, som består af tre kvarker, og mesoner, som dannes som kvark-antikvarpar. I de senere år har en række såkaldte eksotiske hadroner-partikler med fire eller fem kvarker, i stedet for de konventionelle to eller tre - er fundet. Dagens opdagelse er af en særlig unik eksotisk hadron, en eksotisk eksotisk hadron, hvis du vil.

Den nye partikel indeholder to charmekvarker og en op- og nedadantikvitet. Flere tetraquarks er blevet opdaget i de seneste år (herunder en med to charm quarks og to charm antiquarks), men dette er den første, der indeholder to charmekvarker, uden charme antikviteter til at balancere dem. Fysikere kalder dette "åben charme" (i dette tilfælde, "dobbelt åben charme"). Partikler, der indeholder en charmekvark og en charmeantikvart, har "skjult charme" - kvantetallet for charmen for hele partiklen tilføjer op til nul, ligesom en positiv og en negativ elektrisk ladning ville gøre. Her tilføjer charmen kvantetal op til to, så det har dobbelt charmen!

Kvarkindholdet i T _cc ⁺ , har andre interessante funktioner udover at være åben charme. Det er den første partikel, der findes, der tilhører en klasse af tetraquarks med to tunge kvarker og to lette antikvarker. Sådanne partikler henfalder ved at transformere til et par mesoner, hver dannet af en af ​​de tunge kvarker og en af ​​de lette antikvarker. Ifølge nogle teoretiske forudsigelser, massen af ​​tetraquarks af denne type bør være meget tæt på summen af ​​masserne af de to mesoner. En sådan nærhed i masse gør forfaldet "svært, "hvilket resulterer i en længere levetid for partiklen, og faktisk T _cc ⁺ , er den længst levede eksotiske hadron fundet til dato.

Opdagelsen baner vej for en søgning efter tungere partikler af samme type, med en eller to charmekvarker erstattet af bundkvarker. Partiklen med to bundkvarker er især interessant:ifølge beregninger, dens masse skal være mindre end summen af ​​masserne af et par B -mesoner. Dette ville gøre forfaldet ikke kun usandsynligt, men faktisk forbudt:Partiklen ville ikke være i stand til at henfalde via den stærke interaktion og skulle i stedet gøre det via den svage interaktion, hvilket ville gøre dens levetid flere størrelsesordener længere end nogen tidligere observeret eksotisk hadron.

Den nye T. _cc ⁺ , tetraquark er et lokkende mål for yderligere undersøgelser. Partiklerne, som den henfalder til, er alle forholdsvis lette at opdage og, i kombination med den lille mængde af den tilgængelige energi i henfaldet, dette fører til en fremragende præcision på dens masse og tillader undersøgelse af kvantetallet for denne fascinerende partikel. Det her, på tur, kan levere en streng test for eksisterende teoretiske modeller og kan endda muligvis tillade, at tidligere utilgængelige effekter blev undersøgt.