Pentakuark

Bir pentakuark , 1997 yılında teorisyenler tarafından tahmin edilen beş kuarktan oluşan bir atom altı parçacıktır .

Pentakuarklar (ve tetrakuarklar ) arayışı deneysel fizikte başlı başına bir çalışma konusu haline geldi ve LHC'de c c qqq tipi birkaç pentakuark üretildi .

Tarihi

Pentakuarkların varlığı ilk olarak 1997 yılında St. Petersburg Nükleer Fizik Enstitüsü'nden (ru) Maxim Polyakov , Dmitri Diakonov (de) ve Victor Petrov tarafından tahmin edildi ; ancak teorileri şüpheyle karşılandı .

Bununla birlikte, keşfedilmelerinin ardından parçacıkların sınıflandırılmasında egzotik baryonlardan oluşan yeni bir grup tanıtıldı. Bu grup pentakuarklar ve diğer benzer parçacıkları içerir.

Birkaç deney, pentakuarkların varlığını vurgulayabilirdi:

içinde, uyulması gereken ilk 2003 ve yaklaşık bir kitle var 1540 MeV . Ancak bu sonuçlar tartışmalıdır. Pentaquark'ın ilk kez şu anda gözlemlendiği söyleniyor . $\ Teta ^ {+}$ $\ Teta ^ {+}$ 14 Ocak 2003tarafından Takashi Nakanon (ja) den Osaka Üniversitesi . Deney tarafından doğrulandı Kenneth Hicks ait Jefferson Lab . Resmi duyuru, Fiziksel İnceleme Mektupları dergisinde yayınlandı .4 Temmuz 2003. Deney bir yapım dahil yüksek enerjili gama ışını etkileşimde bir ile proton ve bir nötron bir oluştururken, K- meson - ve bir pentaquark , . İkincisi , bir K + mezon ve bir nötrona dönüşmeden önce yaklaşık 10 -20 saniye sürdü . $[ud] [ud] {\ bar s}$ $\ Teta ^ {+}$ 2017 makalesi şunları belirtir: " Japonya'daki SPring-8 deneyi (içinde) , bir protondan 1,6 kat daha büyük kütleye sahip bir pentaquark olarak yorumlanan bir parçacık (1997 hesaplamasına göre) ve 10 −23 saniyelik bir ömre sahip . Artık gerçekten bir pentaquark olması pek olası değil ” dedi ${\ displaystyle [uu] [dd] {\ bar {s}}}$ $\ Teta ^ {+}$ .
NS 17 Mart 2004 tılsım kuark içeren ilk pentakuark , le , Alman parçacık hızlandırıcı HERA . $\ Teta _ {c} ([ud] [ud] {\ bar c})$ Bu sonuçlar, 2005 yılında , kendi laboratuvarları ve diğerleri tarafından 2004 yılında yapılan araştırmalardan on kat daha fazla istatistiksel doğruluğa rağmen parçacığı tespit edemeyen Jefferson Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar tarafından sorgulandı. fizikçiler pentaquark'ın varlığından , sinyalin arka plan gürültüsünden yalnızca çok zayıf bir şekilde ayırt edildiği sonucuna vardılar.
NS 14 Temmuz 2015, CERN resmi tarafından sunulan veriler bu ilan LHCb detektör arasında büyük Hadron Hizlandirici beş kuark oluşan parçacıklar gözlemlemek mümkün kıldı (iki yukarı bir aşağı , bir çekicilik ve bir anti- çekicilik bozunma sırasında) ve şarj + 1 baryona ait . ${\ displaystyle [uc] [{\ bar {c}} u] d}$ ${\ görüntü stili (\ Lambda ^ {0}) _ {b}}$
NS 5 Haziran 2019, LHCb işbirliği , aynı pentaquark'ın 4.312, 4.440 ve 4.457 MeV kütleli üç yeni durumunun keşfini yayınlıyor . Üçü de iki yukarı kuark , bir aşağı , bir tılsım ve bir antikadan oluşur , ancak bunlar farklı şekilde organize edilecektir.

Özellikler ve yapı

Pentaquarkların iç organizasyonu tartışmaya açıktır.

Bazı teorisyenler için, bir pentaquark basitçe, bir baryon veya bir mezon gibi , gluonların değişimiyle birbirine bağlanan yapılandırılmamış bir kuark kümesidir .
Diğerleri için, bir pentaquark iki dikuarktan (en) ve bir antikuarktan oluşur . Yani bir pentakuarkın baryonik sayısı : ${\ displaystyle q = 2 \ kez \ sol ({\ frac {2} {3}} - {\ frac {1} {3}} \ sağ) + \ operatöradı {opp} \ sol (- {\ frac {1 } {3}} \ sağ) = 1}$ .
"Moleküler" olarak adlandırılan üçüncü bir hipotez, bir pentaquark'ın bir baryondan (gluonların değişimiyle birbirine bağlanan üç kuark) ve bir mezondan (gluonların değişimiyle bağlanan bir kuark ve bir antikuarktan) oluştuğudur. pi mezonlarının değişimi . Aynı pentaquark'ın üç yeni durumunun LHCb deneyinin keşfi bu hipotezi doğrular: bir yandan, bu üç duruma karşılık gelen kütleler, bir baryon ve bir mezon (veya bir mezon) kütlelerinin toplamından biraz daha azdır. uyarılmış durumda, duruma bağlı olarak), bir baryon-meson bağının işareti ve diğer yandan tılsımlı kuark ve onun antiparçacığının iki ayrı kümeye (sırasıyla baryon ve mezon) hapsedilmesi, bunların birbirinizi yok etmeyin.

Liste

Teori tarafından gözlemlenen veya tahmin edilen pentakuarklar şunlardır:

İsim (kompozisyon)	Durum	Kütle (belirsizlik) MeV
$\ Teta ^ {+} ([ud] [ud] {\ bar s})$	gözlemlenen	1.539 (95)
$\ Teta _ {c} ([ud] [ud] {\ bar c})$	Gözlemlendi, doğrulanmadı	2 977 (109)
$\ Xi ^ {{-}} ([ds] [ds] {\ bar u})$	gözlemlenen	1.826 (87)
$N ^ {+} ([ud] [ud] {\ bar d})$	Roper rezonansı N (1440) P11'e karşılık gelebilir	1.460 (51)
$N_ {c} ^ {-} ([ud] [ds] _ {+} {\ bar c})$	varsayımsal	3 180 (69)
$N_ {c} ^ {0} ([ud] [bize] _ {+} {\ bar c})$	varsayımsal	3 180 (69)
$\ Xi _ {{5c}} ^ {{-}} ([ds] [ds] {\ bar c})$	varsayımsal	3.650 (95)
$\ Xi _ {{5c}} ^ {-} ([ds] [bize] _ {+} {\ bar c})$	varsayımsal	3.650 (95)
$\ Xi _ {{5c}} ^ {0} ([bize] [bize] {\ bar c})$	varsayımsal	3.650 (95)
$T_ {c} ^ {-} ([ud] [ds] _ {-} {\ bar c})$	varsayımsal	2.785 (46)
$T_ {c} ^ {0} ([ud] [bize] _ {-} {\ bar c})$	varsayımsal	2.785 (46)
$T _ {{cs}} ^ {-} ([us] [ds] _ {-} {\ bar c})$	varsayımsal	2.580 ile 2.910 arasında $\ simek$ $\ simek$
$\ Teta _ {b} ([ud] [ud] {\ bar b})$	varsayımsal	6.050 ile 6.400 arasında $\ simek$ $\ simek$
${\ displaystyle? \ ([duc] [u {\ bar {c}}])}$	gözlemlenen	4.312, 4.440 ve 4.457

Örneğin iki kuark ve bir antikuark içeren diğer yabancı pentakuarkların varlığı öne sürülmüştür. $s$ ${\ çubuk b}$

Notlar ve referanslar

Notlar

c: tılsımlı kuark , c : tılsımlı antikuark, q: hafif kuark .
Gerçekte 4.440 ve 4.457 MeV olan durumlar, 2015 yılında açıklanan 4.450 MeV olan devletin yerini almaktadır .

Referanslar

Georg "Wolschin pentakuarklar için kuarklar itibaren " bilim için , n o 471,ocak 2017, s. 27.
Wolschin 2017 , s. 27.
(in) " LHC bir Büyük Hadron Keşif Fabrikası olarak " üzerinde LHC ,3 Mart 2021( 3 Haziran 2021'de erişildi ) .
(in) T. Nakano (ja) et al. , “ Nötrondan Fotoprodüksiyonda Dar $S = + 1$ Baryon Rezonansı için Kanıt ” , Fiziksel İnceleme Mektupları , cilt. 91, n, o , 1,3 Temmuz 2003, Makale n o 012002 ( DOI /10.1103/PhysRevLett.91.012002 , çevrimiçi okuyun [PDF] , erişildi 3 Temmuz 2021 ).
Wolschin 2017 , s. 26 ve 28.
(in) " 14 Temmuz 2015: Beş kuarktan oluşan parçacıkların gözlemi " LHCb'nin resmi sayfasında ,14 Temmuz 2015.
" CERN: pentaquarkların ilk kesin gözlemi " , Le Temps ( 14 Temmuz 2015'te erişildi ) .
(tr) R. Aaij et al. (LHCb İşbirliği), “ Bir Dar Pentaquark Durumunun Gözlemlenmesi, $P c (4312) +$ , ve $P c (4450) +$ ' nın İki Tepeli Yapısının Gözlenmesi ” , Physical Review Letters , cilt. 122,5 Haziran 2019, Eşya , n O 222.001 ( DOI /10.1103/PhysRevLett.122.222001 , online okuyun [PDF] girip, Haziran 7, 2019 ).
(içinde) Adrian Cho, " Yeni pentakuarklar egzotik maddenin hayvanat bahçesinde ipucu " , Science , cilt. 364, n o 6444,7 Haziran 2019, s. 917.

Şuna da bakın:

bibliyografya

Georg Wolschin, “ Kuarklardan pentakuarklara ”, Pour la science , n o 471,ocak 2017, s. 20-28.