Открита е частица, съставена изцяло от "чиста сила"

Австрийски физици са изчислили, че мезон F0 (1710) може да е еднa много специалнa частицa - дълготърсеният глуоний (gluonium или glueball), съставена изцяло от частиците на силата, която слепва кварките в протони и неутрони.

От физиката на елементарните частици знаем, че ядрените частици - протони и неутрони - се състоят от по три кварка, свързани със "слепващите" бозони - глуоните (от англ. glue - лепило). И ако кварките са материални частици, то глуоните са частици, пренасящи взаимодействието.

Глуоният, който е теоретично прогнозиран в рамките на Стандартния модел, се състои само от глуони, без никакви кварки.

Откритието е докладвано в Physical Review Letters, а сайтът на Виенския технологичен университет (TU Wien) дава информация за широката публика.

Кварките и глуони са частиците, които изграждат адроните - протони, неутрони и др. Смята се, че не е възможно да се наблюдават поотделно, те винаги са комбинирани във някаква частица. И не може да бъдат разделени - силата, която ги държи заедно, нараства с увеличаване на разстоянието за разлика от всички останали взаимодействия. Нарича се "силно взаимодействие".

Кварките пък се съчетават в количество, не по-голямо от три с изключение на физическото състояние на материята, наречено "кварк-глуонна плазма", в която кварките се движат свободно в нея.

Интересно е, че масата на адроните не се определя от кварките, както подобава на материални частици (масата им е около 2% от масата на протона), а от силовото поле, което ги свързва заедно - глуоните. Именно те носят силното взаимодействие. Чрез промяна на местоположението на кварките, например ако ги оттласнем един от друг, ние увеличаваме глуонния "облак'" и частицата става по-масивна.

В по-нататъшни експерименти е установено, че глуоните не са просто пасивни носители на взаимодействието между кварките. На глуоните може да се гледа като на по-сложни варианти на фотона. Безмасовите фотони са отговорни за силите на електромагнетизма, а осем различни видове глуони играят подобна роля за силното ядрено взаимодействие. Въпреки това, има една важна разлика: глуоните са обект на собствената си сила, а фотоните не са. Ето защо не съществуват свързани състояния на фотони, но частица, която се състои само от свързани глуони, от чиста ядрена сила, в действителност е възможна.

Австрийците от Виенския технологичен университет смятат, че мезон F0 (1710) е точно същият хипотетичен глуоний, който може да се наблюдава непряко - чрез наблюдение на разпада на частицата.

Изчисленията на проф. Антон Ребан (Anton Rebhan) и неговия ученик Фредерик Брюнер (Frederic Brunner) от TU Виена за разпада на глуоний подозрително добре се съгласуват с експеримент, в който участва частицата f0 (1710). Остава да се получи потвърждение.

"За съжаление, на картината на разпада на глуония е невъзможно да се изчисли точно" - обяснява Антон Ребан. Простените изчисление я показват, че кандидат за загадъчната частица може да са два мезона - F0 (1500) и f0 (1710). Първият винаги е изглеждал подходящ кандидат, а вторият, макар и по-съгласуван с компютърните изчисления, при разпад даваше много тежки ("странни") кварки, което от гледна точка на физиката не изглежда правдоподобно.

Австрийските учени използват в изчисленията си различен, нестандартни подход. "Нашите изчисления показват, че наистина глуоният може да се разпада на странни кварки" - казва Антон Ребан. Изчисленият разпад на две по-леки частици добре съвпада с наблюденията на разпада на F0 (1710). Освен това се оказва, че е възможен разпад на по-голям брой частици от две.

След няколко месеца експериментите в Големия адронен колайдер и китайския ускорител BESIII (Пекински електрон-позитронен колайдер) ще предоставят нови данни за анализ. Те ще могат да потвърдят или отхвърлят получените резултати от австрийците.

Още по темата

10/10/2015

Физика

Нобелови награди 2015: Най-голямата награда за най-малката частица

10/03/2015

Физика

Стандартният модел на елементарните частици

19/02/2015

Физика

Бозоните и фундаменталните взаимодействия

18/02/2015

Физика

Елементарните частици