Открита е нова частица от екзотична материя, тетракварк

Нова частица е открита с детектора LHCb в ЦЕРН и е маркирана като  T_cc⁺. Тя е тетракварк - екзотичен адрон, съдържащ два кварка и два антикварка. Това е най-дълго оцелялата частица от екзотична материя, откривана някога, и първата, която съдържа два тежки кварка и два леки антикварка.

Кварките са основните градивни елементи, от които е изградена материята. Те се комбинират, за да образуват адрони, такива са барионите като протона и неутрона, които се състоят от три кварка, и мезоните, които се образуват от двойки кварк-антикварк. През последните години са открити редица така наречени екзотични адрони-частици с четири или пет кварка, вместо конвенционалните два или три. Това откритие е на особено уникален екзотичен адрон, най- екзотичният адрон.

Откритието е представено на конференцията на Европейското физическо общество по физика на високите енергии (EPS-HEP).

^{Днес са известни 6 различни "класа", наричани - "аромати"(flavor) кварки, чиито свойства са дадени в таблицата.}

Най-новата частица съдържа два чаровни кварка и по един горен и един долен антикварк. През последните години са открити няколко тетракварка (включително един с два чаровни кварка и два чаровни антикварка), но това е първият, който съдържа два чаровни кварка, без да ги балансира. Физиците наричат ​​това „отворен чар“ (в случая „двойно отворен чар“). Частиците, съдържащи чаровен кварк и чаровен антикварк, имат „скрит чар“ - квантовото число на чаровност за цялата частица се равнява на нула, точно както би станало с положителен и отрицателен електрически заряд. Тук квантовото число на чаровност достига две, така че има двойно повече чар!

Съдържанието на T_cc⁺ има и други интересни характеристики, освен че е отворен чар. Това е първата открита частица, която принадлежи към клас тетракварки с два тежки кварка и два леки антикварка. Такива частици се разпадат, като се превръщат в двойка мезони, всеки от които е образуван от един от тежките кварки и един от леките антикварки. Според някои теоретични прогнози, масата на тетракварки от този тип трябва да бъде много близка до сумата от масите на двата мезона. Подобна близост по маса прави разпадането „трудно“, което води до по-дълъг живот на частицата и наистина T_cc⁺ е най-дългтрайният екзотичен адрон, откриван досега.

_{Какъв е „вътрешният механизъм“ на кварковите взаимодействия вътре в тетракварките? Предлагат се две възможности. Кварките могат да бъдат плътно свързани, или също така могат да бъдат слабо свързани в мезон-мезонова молекула, в която неутралните по цвят мезони усещат остатъчно силно взаимодействие, подобно на това, което свързва нуклоните в ядрата. Кредит: CERN}

Откритието проправя пътя за търсене на по-тежки частици от същия тип, като един или два чаровни кварка се заменят с долни. Частицата с два дънни кварка е особено интересна: според изчисленията, нейната маса трябва да бъде по-малка от сумата от масите на всяка двойка В мезони. Това би направило разпадането не само малко вероятно, но и реално забранено: частицата няма да може да се разпадне чрез силно взаимодействие и ще трябва да го направи чрез слабото взаимодействие, което ще направи живота й с няколко порядъка по-дълъг от всеки предишен наблюдава екзотичен адрон.

Новият T_cc⁺ тетракварк е примамлива цел за по-нататъшно проучване. Всички частици, на които се разпада, са сравнително лесни за откриване и в комбинация с малкото количество налична енергия при разпадането това води до отлична прецизност при определянето на нейната маса и позволява изучаването на квантовите числа на тази чаровна частица. Това от своя страна може да осигури строг тест за съществуващите теоретични модели и дори потенциално да позволи да се изследват недостижими преди това ефекти.

Справка:

 29 July 2021: Observation of an exceptionally charming tetraquark, LHCb

Източник: New exotic matter particle, a tetraquark, discovered, CERN

Още по темата

03/07/2020

Физика

Откриха нова екзотична частица в Големия адронов колайдер

13/03/2020

Физика

Тъмната материя може да се е образувала от хексакварк D* (2380), частица, открита през 2014 г.

15/09/2022

Физика

На днешната дата е роден основателят на теорията за кварките Мъри Гел-Ман

17/03/2017

Физика

Откриха наведнъж пет нови състояния на частици в Големия адронен колайдер