X(4140)

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 4. dubna 2020; kontroly vyžadují 8 úprav .
X(4140)
Rodina boson
Skupina Meson
Účastní se interakcí Gravitační [1] , silný
Postavení Hypotetický
Hmotnost 4140 MeV / s² _
kanály rozkladu mezony J/ψ a φ
Po kom nebo co je pojmenováno vlastní hmotnost
kvantová čísla
baryonové číslo 0

X(4140) (dříve známá jako Y(4140) ) je částice , která nebyla dříve předpovězena standardním modelem . Poprvé byl pozorován ve Fermilabu a jeho objev byl oznámen 17. března 2009 . Název pochází ze skutečnosti, že hmotnost objevené částice je asi 4140 MeV / c² . Tato částice je extrémně vzácná a nachází se pouze v 1 z 20 miliard srážek [2] .

Protože se rozpadá na mezony J/ψ a φ , předpokládá se, že tato částice sestává z kvarků charmed a charmed antikvarků, možná dokonce kombinací čtyř kvarků [3] . Po nějakou dobu nebyla existence částice potvrzena daty jiných experimentů ( LHCb [4] , Belle[5] ), v listopadu 2012 se však objevila informace o pozorování částice na LHC pomocí spolupráce CMS [6] .

Kanály rozpadu

Navrhované rozpadové kanály pro částici X(4140):

Historie

Zpočátku byla částice pojmenována - Y (4140), později výzkumná skupina Particle Data Grouppřejmenována na částici Y(4140) na X(4140).

První náznaky existence této částice se začaly objevovat v roce 2009 v datech z CDF detektoru . , který pracoval na americkém urychlovači Tevatron . Při studiu rozpadů mezonů B na tři mezony  - J / ψ , φ a K si fyzici všimli, že dvojice J / ψ a φ se někdy zrodila korelovaným  způsobem - jako by se nejprve objevila nějaká nová částice a poté, zatímco by se rozpadal na J/ψ a φ. V roce 2011, po nahromadění nových dat a zvýšení statistické spolehlivosti, byl již hlášen úplný objev této částice. Navíc v datech CDF detektoru byla ve stejném rozpadovém kanálu nalezena také druhá částice, ale statistická významnost těchto událostí byla menší.

V únoru 2012 se objevil článek o spolupráci LHCb , který popisuje výsledky hledání částice X(4140) při statistice 0,37 f b −1 , což nepotvrzuje objev [4] . Byl analyzován rozpadový řetězec a nebyla nalezena žádná konkrétně korelovaná produkce mezonů J/Ψ a φ. Data LHCb dobře zapadla do pozadí a nepotvrdila nález částice na Tevatronu .

V listopadu 2012 spolupráce CMS potvrdila pozorování této částice se statistickou významností větší než 5σ v rozpadovém kanálu

v průběhu zpracování statistiky 5,2 fb −1 získané v důsledku srážek protonů o energii 7 TeV. V tomto případě má částice hmotnost 4148,2 ± 2,0 (statistická chyba) ± 4,6 (systematická chyba) MeV/c 2 . Pozorován je také slabší pík s hmotností 4316,7 ± 3,0 (statistická chyba) ± 7,3 (systematická chyba) MeV/c 2 [6] [7] .

Proces zrození a rozpadu částice X(4140) naznačuje, že jde o mezon, ale s neobvyklými vlastnostmi. Měl by obsahovat okouzlený pár kvark-antikvark , ale při tak velké hmotnosti (asi 4143 MeV/c²) by se pak snadno rozpadl na mezony D . Ukázalo se ale, že X(4140) žije mnohem déle, což znamená, že něco v jeho struktuře brání jednoduchému rozpadu na D-mezony.

Vlastnosti této částice jsou velmi zajímavé pro teoretické fyziky , protože tak by se měly projevovat multikvarkové hadrony , které zůstávají mezi elementárními částicemi exotické . Jak multikvarkové hadrony fungují a proč jsou tak vzácné, je jednou z největších otázek moderní hadronové fyziky . Odborníci doufají, že pečlivé studium charakteristik této a dalších podobných částic na různých urychlovačích pomůže najít odpovědi na ně.

Problém X(4140)

Vysvětlení rozpadu částice X(4140) je pro fyziky vážným problémem. Až dosud (2013) je známo, že existují pouze dva způsoby existence vázaných stavů kvarků : v kvark-antikvarkových mezonech a vznik systému sestávajícího ze tří kvarků při vzniku baryonů . Vlastnosti částice X(4140) nezapadají do žádného z těchto schémat. Není tedy jasné, co to vlastně je. Profesor Jacobo Koenigsberga z Floridské univerzity , jeden z účastníků experimentu provedeného na Tevatronu , při této příležitosti říká: „Ještě si nejsme jisti, co to je, ale buďte si jisti, že to budeme i nadále studovat .

Někteří vědci se domnívají, že částice X(4140) může být přídavkem k již známým baryonům a mezonům a také první identifikovanou „kopií“ nové, dosud neznámé rodiny hadronů (vázané stavy se tvoří z kvarků a antikvarků) . Ve skutečnosti byly podobné neobvyklé vzorce rozpadu pozorovány v posledních letech na Tevatronu, ale s mnohem menší statistickou významností. Neobvyklé rozpady částic byly také detekovány na urychlovači KEK v Japonsku a SLAC v Kalifornii.

Účastník experimentu na KEK, japonský profesor Masanori Yamauchi, poukazuje na podobnost vlastností částic detekovaných na KEK s klidovou hmotností 3940 MeV. Navrhuje, že tyto dvě částice mohou představovat začátek nové rodiny exotických hadronů.

Vzhledem k omezenému množství experimentálních dat o struktuře a vlastnostech částice X(4140) zůstává tato otázka nyní otevřená (2013). „Své znalosti postupně budujeme, a až jich budeme mít dost, pochopíme, jak tuto hádanku poskládat ,“ říká Rob Roser, zaměstnanec společnosti Fermilab [2] .

Poznámky

  1. ↑ Úžasný svět uvnitř atomového jádra. Otázky po přednášce Archivováno 15. července 2015 na Wayback Machine , FIAN, 11. září 2007
  2. ↑ 1 2 Strange Particle Created; May Rewrite How Matter's Made . Získáno 5. července 2012. Archivováno z originálu 15. října 2012.
  3. ↑ Nový Particle Throws Monkeywrench in Particle Physics Archivováno 25. června 2012 na Wayback Machine // Universtoday.com
  4. ↑ 1 2 Detektor LHCb nepotvrzuje existenci částice dříve nalezené v Tevatronu Archivováno 29. října 2012.
  5. ↑ narušování symetrie "Archiv blogu" Oddball částic překvapuje fyziky . Získáno 6. července 2012. Archivováno 18. července 2012.
  6. ↑ 1 2 Nová struktura podobná částicím potvrzena na LHC | časopis symetrie . Získáno 18. listopadu 2012. Archivováno z originálu 21. listopadu 2012.
  7. ↑ PhysicsResultsBPH11026 < CMSPublic < TWiki . Získáno 19. listopadu 2012. Archivováno z originálu dne 24. října 2017.

Literatura

Odkazy