CERNのLhcbの共同研究の物理学者が、2つのチャームクォークと2つのチャームアンチクォークからなるX(6900)という新しいテトラクォーク粒子を発見しました。
X(6900)は、二つのチャームクォークと二つのチャームアンティカルークからなる四角粒子である。 画像クレジット：CERN。
クォークは、典型的には2つ（中間子）または3つ（バリオン）のパッケージに入ってくる点状の素粒子であり、その中で最もよく知られているのは陽子と中性子
クォークには、アップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、ボトム、トップの六つのタイプまたはフレーバーがあります。 これらのそれぞれはまた反物質の対応物を持っています。
アメリカの物理学者Murray Gell-MannとGeorge Zweigは1964年の基本的な論文でクォークモデルを提案し、クォーク-反クォーク対を最小の中間子またはバリオンクォーク配置に追加してテトラおよびペンタクォークを形成する可能性を述べた。
しかし、物理学者がこれらのエキゾチックな粒子の存在の明確な実験的証拠を得るには50年かかりました。
2014年4月、LHCbの共同研究は、Z(4430)+粒子が4つのクォークで構成されていることを実証した測定を発表しました。
一年後、LHCbの物理学者は2つのペンタクォーク、Pc(4450)+とPc(4380)+の観測を報告した。
“四つのクォークからなる粒子はすでにエキゾチックであり、我々が発見したものは、同じタイプの四つの重いクォーク、特に二つのチャームクォークと二つのチャームアンチクォークで構成されている最初のものである”とLhcbコラボレーションの広報担当者であるジョヴァンニ-パッサレワ博士は述べている。
“これまで、LHCbなどの実験では、最大でも二つの重いクォークを持つテトラクォークしか観測されておらず、同じタイプのクォークを持つテトラクォークは観測されていなかった。”
LHCbチームは、イベントの滑らかな背景の上に”バンプ”として知られている過剰な衝突イベントを探す粒子狩り技術を使用して、X(6900)テトラクォークを発見しました。
2009年から2013年、2015年から2018年にそれぞれ行われた大型ハドロン衝突型加速器の第一および第二の実行からの完全なLHCbデータセットをふるいにかけて、チャームクォークとチャームアンティークからなる一対のJ/π粒子の質量分布にバンプを検出した。
このバンプは、新しい粒子の発見を主張するための通常の閾値である五つ以上の標準偏差の統計的有意性を有し、四つのチャームクォークからなる粒子が存在すると予測される質量に相当する。
「これらのエキゾチックな重粒子は、陽子や中性子のような通常の物質粒子の性質を説明するために使用できるモデルをテストするための極端で理論的にはかなり単純なケースを提供します」とLhcb共同研究の広報担当者であるChris Parkes博士は述べています。
“したがって、大型ハドロン衝突型加速器で初めて衝突に現れるのを見るのは非常にエキサイティングです。”
この発見は、に投稿された論文に記載されていますarXiv.org プレプリントサーバー。
R.Aaij et al(LHCb Collaboration). 2020. J/π対質量スペクトルにおける構造の観察。 CERN-EP-2020-115,LHCb-PAPER-2020-011;arXiv:2006.16957