Пентакварк

Материал из Википедии ? свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пентакварк  ( P
c )
Открытая в 2015 году частица из пяти кварков
Открытая в 2015 году частица из пяти кварков
Состав 5 кварков :
u , u , d , c , c [1]
Семья Фермион
Группа Барион , адрон , резонанс
Участвует во взаимодействиях

Гравитационное [2]

Сильное
Масса P
c (4450) + : 4450
МэВ/с^2 [1]
P
c (4380) + : 4380
МэВ/с^2 [1]
Ширина распада P
c (4450) + : 40
МэВ [1]
P
c (4380) + : 200
МэВ [1]
Теоретически обоснована Мюррей Гелл-Манн (1964)
Обнаружена Большой адронный коллайдер (2015)
В честь кого или чего названа Пять кварков
Квантовые числа
Барионное число 1
Лептонное число 0
B?L 1
Спин P
c (4450) + : 5/2 [1]
P
c (4380) + : 3/2 [1] ħ
Чётность P
c (4450) + : + [1]
P
c (4380) + : ? [1]
Очарование 0
Гиперзаряд 1
Слабый гиперзаряд 1
Логотип Викисклада  Медиафайлы на Викискладе

Пентаква?рки  ? группа составных субатомных частиц , состоящих из пяти кварков . Их существование было доказано с использованием Большого адронного коллайдера в июле 2015 года. Являются барионами , адронами , фермионами , резонансами . Порождают направление исследований в адронной спектроскопии  ? физику пентакварков [1] .

История [ править | править код ]

Возможность существования адронов, включающих больше кварков, чем минимально необходимо (три кварка или пара кварк-антикварк), была рассмотрена ещё авторами кварковой модели Гелл-Маном (в 1964 году) и Цвейгом . Модель барионов, состоящих из 4 кварков и 1 антикварка, была рассмотрена в конце 1970-х годов. Название ≪пентакварк≫ для этих частиц было предложено израильским физиком Хэрри (Цви) Липкиным ( англ. ) в 1987 году [3] .

В 1997 году Дмитрий Дьяконов , Виктор Петров и Максим Поляков предложили теорию, предсказывающую существование пентакварков (экзотический антидекуплет) из лёгких кварков и их свойства [4] [5] . Экспериментально существование пентакварка в месте, предсказанном теорией 1997 года, [5] возможно, было подтверждено в июле 2003 года Такаси Накано в эксперименте LEPS ( Осакский университет , Япония ), Кеном Хиксом на Национальном ускорителе имени Джефферсона (город Ньюпорт-Ньюс , штат Вирджиния ). В этих экспериментах высокоэнергетичные гамма-кванты взаимодействовали с нейтроном , создавая мезон и пентакварк. Однако пентакварк существует в течение 10 ?20 секунд перед распадом на мезон и нейтрон [6] .

Затем несколько других групп исследователей исследовали данные в определённых каналах и диапазонах энергий. В целом 12 групп сообщили о положительных сигналах пентакваркового состояния. Например, два эксперимента на ускорителе HERA , ZEUS и HERMES , и эксперимент СВД [7] на ускорителе У-70 в Протвино заявили о наблюдении кандидатов в пентакварки со статистической значимостью от 4 до 8 стандартных отклонений .

Однако существование пентакварков подвергалось сомнению. Для того, чтобы внести в этот вопрос бо?льшую ясность, коллаборация CLAS провела эксперимент в лаборатории Джефферсона с целью обнаружить пентакварк. В ходе эксперимента учёные бомбардировали жидкий водород высокоэнергетичными протонами . Несмотря на то, что полученный объём данных в 10 раз превышал статистику, собранную немецкой группой SAPHIR , а результаты исследований были в 50 раз точнее, чем у немцев, американцам не удалось найти никаких следов пентакварков (хотя результаты первых экспериментов CLAS 2003 года показывали наличие пентакварков со статистической значимостью вплоть до 7 стандартных отклонений) [8] [9] .

В конечном итоге, в большинстве экспериментов (например HERA-B [10] , BaBar и Belle) на вопрос об обнаружении пентакварков был получен отрицательный ответ, опровергающий ранее полученные положительные результаты с малой статистикой. Тем не менее, в данных LEPS по-прежнему присутствуют узкие пики, которые могут быть интерпретированы как проявление пентакварков. В начале 2009 года LEPS опубликовал в журнале ≪ Physical Review ≫ статью, где утверждается, что сигнал от пентакваркового состояния с массой 1524 ± 4 МэВ / c ² виден со статистической значимостью 5,1 стандартных отклонений [11] . Эксперименты по поиску пентакварков продолжались.

14 июля 2015 года учёные из коллаборации LHCb сообщили об открытии пентакварков в результате столкновений протонов при энергиях до восьми тераэлектронвольт (при распаде лямбда-бариона [12] ) на Большом адронном коллайдере [13] [14] [3] , пентакварки такого типа и в таком месте до того никто не предсказывал [5] . Поиск пентакварков не был объектом эксперимента LHCb (который прежде всего предназначен для исследования асимметрии материи и антиматерии ) [15] , и несомненное открытие пентакварков было описано представителем ЦЕРН как ≪случайность≫ и ≪нечто удивительное, что мы случайно нашли≫ [16] .

18 августа 2016 года LHCb подтвердила открытие пентакварка в статье в Nature [17] . В статье указано, что за год данные были исследованы независимым от представлений о пентакварках образом и необходимость в объяснении результатов введением пентакварков на уровне статистической значимости около 10σ (стандартных отклонений) [18] .

Свойства [ править | править код ]

Кварковый состав u , u , d , c , c . Всего было открыто одновременно 2 представителя группы: P
c (4450) + и P
c (4380) + . Массы у них 4450 МэВ и 4380 МэВ соответственно, ширина распада 40 МэВ и 200 МэВ, спин 5/2 и 3/2, чётность + и ?.

В результате проверки диаграммой Аргана [19] про P
c (4380) + есть сомнения, частица ли это, про второй таких сомнений нет. Теоретического описания найденных частиц нет. Это могут быть или ≪ адронные молекулы ≫, образуемые протоном и J/ψ мезоном , или настоящее пятикварковое состояние: структура дикварк + дикварк + антикварк , дикварк + трикварк и другие. [1] .

Примечания [ править | править код ]

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Открыт адрон нового типа ? пентакварк со скрытым очарованием Игорь Иванов . Дата обращения: 17 июля 2015. Архивировано 17 июля 2015 года.
  2. ↑ Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивная копия от 15 июля 2015 на Wayback Machine , ФИАН, 11 сентября 2007 года
  3. ↑ 1 2 R. Aaij et al. (LHCb Collaboration). Observation of J / ψp Resonances Consistent with Pentaquark States in Λ 0
    b     → J / ψK ? p Decays // Phys. Rev. Lett. ? 2015. ? Vol. 115. ? P. 072001. ? doi : 10.1103/PhysRevLett.115.072001 .
  4. ↑ Dmitri Diakonov; Victor Petrov, Maxim Polyakov. Exotic anti-decuplet of baryons: prediction from chiral solitons  (англ.)  // Zeitschrift fur Physik A Hadrons and Nuclei : journal. ? 1997. ? Vol. 359 , no. 3 . ? P. 305?314 . ? doi : 10.1007/s002180050406 .
  5. ↑ 1 2 3 Петров В. Пентакварки  // Наука и жизнь . ? 2016. ? № 3 . ? С. 20?24 . Архивировано 25 апреля 2016 года.
  6. ↑ Японские учёные обнаружили пятикварковые субатомные частицы Архивная копия от 12 июня 2010 на Wayback Machine // ≪ Мембрана ≫, 1.07.2003
  7. ↑ П. Ф. Ермолов, А. В. Кубаровский, В. А. Никитин, Поиски пентакварка продолжаются! // 2007
  8. ↑ Пентакварк ? всё-таки миф? Архивная копия от 27 мая 2008 на Wayback Machine // Элементы", 22.04.2005
  9. ↑ Рур, пентакварки и NICA Архивная копия от 20 июня 2013 на Wayback Machine // газета ≪Дубна≫, № 12-13, 20.03.2009
  10. ↑ ИФВЭ, Эксперимент HERA . Дата обращения: 25 ноября 2021. Архивировано 25 ноября 2021 года.
  11. ↑ LEPS Collaboration (T. Nakano et al.), Evidence of the Θ + in the γd → K + K ? pn reaction , Phys. Rev. C79 025210, 2009, arXiv:0812.1035 [nucl-ex]. Дата обращения: 10 сентября 2009. Архивировано 3 мая 2015 года.
  12. ↑ Пентакварк открыт окончательно . Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 25 августа 2016 года.
  13. ↑ В ЦЕРНе открыли предсказанный российскими физиками пентакварк . Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 16 июля 2015 года.
  14. ↑ Кварки: больше трех ? собираться Архивная копия от 8 сентября 2015 на Wayback Machine // 18.07.2015
  15. ↑ Where has all the antimatter gone? CERN / LHCb (2008). Дата обращения: 15 июля 2015. Архивировано 4 апреля 2020 года.
  16. ↑ G. Amit. Pentaquark discovery at LHC shows long-sought new form of matter . New Scientist (14 июля 2015). Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 8 ноября 2020 года.
  17. ↑ Физики подтвердили открытие пентакварка . Дата обращения: 21 августа 2016. Архивировано 20 августа 2016 года.
  18. ↑ Тяжелый пентакварк окончательно подтвержден . Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 26 августа 2016 года.
  19. ↑ Ф. Никитиу Методы определения резонансов в фазовом анализе Архивная копия от 10 мая 2018 на Wayback Machine // ЭЧАЯ 12, 805 (1981)

Ссылки [ править | править код ]

Источник ? https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Пентакварк&oldid=136894253