فیزیکدانان کشف جدید عجیب و غریب و طعم tetraquark

این LHCb همکاری در سرن است اعلام کرد این کشف جدید عجیب و غریب ذرات: اصطلاح "tetraquark." این مقاله توسط بیش از 800 نویسندگان است و در عین حال به ارزیابی توسط دیگر دانشمندان در یک فرآیند به نام "بررسی دقیق" اما ارائه شده در سمینار. آن را نیز مطابق معمول آماری آستانه برای این ادعا کشف یک ذره جدید.

پیدا کردن علائم عمده دستیابی به موفقیت در یک جستجو از تقریبا 20 سال انجام شده در آزمایشگاه فیزیک ذرات در سراسر جهان است.

به درک آنچه یک tetraquark است و به همین دلیل این کشف مهم است که ما نیاز به گام به عقب در زمان به سال 1964 زمانی که فیزیک ذرات بود, در این میان یک انقلاب است. Beatlemania تا به حال فقط منفجر شد جنگ ویتنام مواج بود و دو رادیو جوان ستاره شناسان در نیوجرسی به تازگی کشف قوی ترین شواهد برای همیشه Big Bang theory.

در طرف دیگر ما در موسسه فناوری کالیفرنیا و در طرف دیگر اقیانوس اطلس در CERN در سوئیس, دو, دانشمندان فیزیک ذرات شد انتشار دو مستقل مقاله در همین موضوع. هر دوی آنها در مورد چگونه برای ایجاد حس از تعداد زیادی از ذرات جدید که تا به حال کشف شده است که بیش از دو دهه گذشته.

بسیاری از فیزیکدانان تلاش برای قبول است که بسیاری از ذرات بنیادی می تواند وجود داشته باشد در جهان در چه حال تبدیل شدن به شناخته شده به عنوان "ذرات باغ وحش." جورج Zweig از Caltech و Murray Gell-Mann از سرن تا به حال زده بر همان راه حل است. اگر چه تمام این ذرات مختلف بودند واقعا ساخته شده کوچکتر ناشناخته بلوک های ساختمان در راه همان است که صد عجیب و غریب عناصر در جدول تناوبی ساخته شده از پروتون, نوترون و الکترون ؟ Zweig به نام این بلوک های ساختمان "aces" در حالی که Gell-Mann انتخاب عبارت که ما هنوز در استفاده از امروز: "کوارک."

ما اکنون می دانیم وجود دارد که شش نوع کوارک بالا, پایین, جذابیت عجیب و غریب بالا و پایین. این ذرات همچنین مربوطه ضد ماده اصحاب با مخالف شارژ است که می تواند متصل به هم با توجه به قوانین ساده بر اساس تقارن. ذرات ساخته شده از یک کوارک و یک antiquark است به نام "مزون"; در حالی که سه کوارک محدود هم فرم "باريونهای سنگين." آشنا پروتون و نوترون تشکیل می دهند که هسته اتمی نمونه هایی از باريونهای سنگين.

این طرح طبقه بندی به زیبایی توصیف ذرات باغ وحش از 1960s. حتی در اصلی مقاله Gell-Mann متوجه شدم که دیگر ترکیبی از کوارک ممکن است ممکن است. برای مثال دو کوارک و دو antiquarks ممکن است چوب با هم به شکل یک "tetraquark" در حالی که چهار کوارک و یک antiquark را "pentaquark."

ذرات عجیب و غریب

سریع به جلو به سال 2003 زمانی که دختر خوشگل آزمایش در KEK آزمایشگاهی در ژاپن گزارش مشاهده یک مزونبه نام X(3872) که نشان داد "عجیب و غریب" خواص کاملا متفاوت از معمولی mesons.

در سال های پس از چندین جدید عجیب و غریب ذرات کشف شد و فیزیکدانان شروع به درک که بسیاری از این ذرات تنها می تواند توضیح داده شود با موفقیت اگر آنها tetraquarks ساخته شده از چهار کوارک ها به جای دو. سپس در سال 2015 آزمایش LHCb در سرن کشف اولین pentaquark ذرات ساخته شده از پنج کوارک.

همه tetraquarks و pentaquarks است که کشف شده تا کنون شامل دو کوارک افسون که نسبتا سنگین و دو یا سه نور کوارک بالا و پایین و یا عجیب و غریب است. این خاص پیکربندی است که در واقع ساده ترین راه برای کشف در آزمایش.

اما آخرین tetraquark کشف شده توسط LHCb است که لقب X(6900) تشکیل شده است از چهار کوارک افسون. تولید شده در بالا انرژی پروتون برخورد در برخورددهنده بزرگ هادرونجدید tetraquark مشاهده شد از طریق آن پوسیدگی به جفت شناخته شده ذرات به نام J/psi mesonsهر ساخته شده از یک کوارک افسون و جذابیت antiquark. این باعث می شود آن را به خصوص جالب است آن را به عنوان نه تنها به طور کامل تشکیل شده از کوارک سنگین اما همچنین چهار کوارک از همان نوع ساخت آن را به یک نمونه منحصر به فرد برای تست درک ما چگونه کوارک اتصال با هم.

در حال حاضر وجود دارد دو مدل مختلف است که می تواند توضیح دهد که چگونه کوارک هم پیوند: این می تواند باشد که آنها به شدت محدود ایجاد آنچه ما از آن به عنوان یک جمع و جور tetraquark. یا این می تواند باشد که کوارک ها به ترتیب به شکل دو mesons که با هم گیر آزادانه در "مولکول است."

عادی مولکول های ساخته شده از اتم های محدود هم توسط نیروی الکترومغناطیسی که در عمل بین بار مثبت هسته و الکترون های شارژ شده منفی. اما کوارکها در یک مزون یا baryon متصل هستند از طریق های مختلف نیروی این "نیروی قوی است." آن واقعا شگفت انگیز است که اتم و کوارک زیر بسیار متفاوت از قوانین می تواند هر دو فرم بسیار شبیه اشیاء پیچیده.

ذرات جدید به نظر می رسد بیشتر سازگار با اینکه جمع و جور tetraquark به جای دو-مزون مولکول که بهترین توضیح برای کشفیات قبلی. این باعث می شود آن را غیر معمول آن را به عنوان اجازه می دهد فیزیکدانان به بررسی این مکانیزم اتصال در جزئیات. این نیز حاکی از وجود دیگر سنگین جمع و جور tetraquarks.

پنجره را به میکرو-کیهان

قوی عامل نیروی بین کوارکها اطاعت بسیار پیچیده و قوانین خیلی پیچیده است که معمولا تنها راه برای محاسبه اثرات آن است که با استفاده از تقریب و سوپرکامپیوترها.

طبیعت منحصر به فرد از X(6900) کمک خواهد کرد که درک چگونه به بهبود دقت و صحت این تقریب به طوری که در آینده ما قادر خواهد بود برای توصیف دیگر مکانیسم های پیچیده در فیزیک هستند که در دسترس ما امروز.

پس از کشف X(3872) مطالعه ذرات عجیب و غریب است رونق و با صدها نظری و تجربی فیزیکدانان کار با هم به برگ ریزان برخی از نور در این هیجان انگیز جدید در این زمینه. کشف جدید tetraquark یک جهش بزرگ رو به جلو است و نشان میدهد که هنوز هم وجود دارد بسیاری از ذرات عجیب و غریب وجود دارد خارج وجود دارد در حال انتظار برای کسی که به پرده آنها.

این مقاله در اصل منتشر شد در این گفتگو. این نشریه کمک این مقاله به زندگی علمی کارشناس صدای: Op-Ed & بینش.