Cernin LHCb-yhteistyön fyysikot ovat löytäneet uuden tetrakvarkkihiukkasen nimeltä X (6900), joka koostuu kahdesta charmin kvarkista ja kahdesta charmin antikvarkista.
X (6900), tetrakvarkkihiukkanen, joka koostuu kahdesta charm-kvarkista ja kahdesta charm-antikvarkista. Kuvasaldo: CERN.
kvarkit ovat pistemäisiä alkeishiukkasia, jotka ovat tyypillisesti kahden (mesonin) tai kolmen (baryonin) pakkauksissa, joista tutuimmat ovat protoni ja neutroni-kumpikin koostuu kolmesta kvarkista.
kvarkkeja on kuusi tyyppiä — tai makua — joista valita: ylös, alas, outo, charmi, alhaalta ja ylhäältä. Jokaisella näistä on myös antimateria-vastine.
yhdysvaltalaiset fyysikot Murray Gell-Mann ja George Zweig ehdottivat vuoden 1964 peruskirjoissaan kvarkkimallia ja mainitsivat mahdollisuuden lisätä kvarkki-antikvarkkipari minimaaliseen meson – tai baryonikvarkkikonfiguraatioon tetra-ja pentakvarkkikonfiguraation muodostamiseksi.
kesti kuitenkin 50 vuotta, ennen kuin fyysikot saivat yksiselitteisen kokeellisen todisteen näiden eksoottisten hiukkasten olemassaolosta.
LHCb-yhteistyö julkaisi huhtikuussa 2014 mittaukset, jotka osoittivat, että Z(4430)+ – hiukkanen koostuu neljästä kvarkista.
vuotta myöhemmin LHCb: n fyysikot ilmoittivat havainneensa kaksi pentakvarkkia, Pc(4450)+ ja Pc(4380)+.
” neljästä kvarkista koostuvat hiukkaset ovat jo eksoottisia, ja juuri löytämämme hiukkanen on ensimmäinen, joka koostuu neljästä samantyyppisestä raskaasta kvarkista, erityisesti kahdesta charm-kvarkista ja kahdesta charm-antikvarkista”, sanoi tohtori Giovanni Passaleva, LHCb-yhteistyön lähtevä tiedottaja.
”tähän asti LHCb: ssä ja muissa kokeissa oli havaittu vain tetrakvarkkeja, joissa oli korkeintaan kaksi raskasta kvarkkia, eikä yhtäkään, joissa oli enemmän kuin kaksi samantyyppistä kvarkkia.”
LHCb: n ryhmä löysi X: n(6900) tetrakvarkin käyttäen hiukkasmetsästystekniikkaa, jossa etsittiin ylimääräistä törmäystapahtumaa, joka tunnetaan ’törmäyksenä’, tapahtumien sileän taustan yli.
Seuloessaan Large Hadron Colliderin ensimmäistä ja toista ajoa vuosina 2009-2013 ja 2015-2018, he havaitsivat törmäyksen J/ψ-hiukkasparin, joka koostuu charm-kvarkista ja charm-antikvarkista, massajakaumassa.
törmäyksen tilastollinen merkitsevyys on yli viisi keskihajontaa, mikä on tavanomainen kynnys uuden hiukkasen löytymiselle, ja se vastaa massaa, jossa neljästä charmi-kvarkista koostuvien hiukkasten ennustetaan olevan olemassa.
”nämä eksoottiset raskaat hiukkaset tarjoavat äärimmäisiä ja kuitenkin teoreettisesti melko yksinkertaisia tapauksia, joiden avulla voidaan testata malleja, joita voidaan sitten käyttää tavallisten ainehiukkasten, kuten protonien tai neutronien, luonteen selittämiseen”, sanoi tohtori Chris Parkes, LHCb-yhteistyön tuleva tiedottaja.
” siksi on hyvin jännittävää nähdä niiden esiintyvän törmäyksissä Large Hadron Colliderilla ensimmäistä kertaa.”
löytö on kuvattu paperissa, joka on lähetetty arXiv.org esipainatuspalvelin.
R. Aaij et al (LHCb-yhteistyö). 2020. Rakenteen havainnointi J / ψ-parin massaspektrissä. CERN-EP-2020-115, LHCb-PAPER-2020-011; arXiv: 2006.16957