X(4140)

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 4. april 2020; checks kræver 8 redigeringer .
X(4140)
En familie boson
Gruppe Meson
Deltager i interaktioner Gravitationel [1] , stærk
Status Hypotetisk
Vægt 4140 MeV / s² _
forfaldskanaler J/ψ og φ mesoner
Hvem eller hvad er opkaldt efter egen vægt
kvantetal
baryon nummer 0

X(4140) (tidligere kendt som Y(4140) ) er en partikel, som ikke tidligere er forudsagt af standardmodellen . Det blev først observeret ved Fermilab , og dets opdagelse blev annonceret den 17. marts 2009 . Navnet kommer fra det faktum, at massen af ​​den opdagede partikel er omkring 4140 MeV / c² . Denne partikel er yderst sjælden og findes kun i 1 ud af 20 milliarder kollisioner [2] .

Da den henfalder til J/ψ og φ mesoner , er det blevet foreslået, at denne partikel består af charmerede kvarker og charmerede antikvarker, måske endda en kombination af fire kvarker [3] . I nogen tid blev eksistensen af ​​partiklen ikke bekræftet af data fra andre eksperimenter ( LHCb [4] , Belle[5] ), men i november 2012 dukkede oplysninger op om observation af en partikel ved LHC af CMS- samarbejdet [6] .

Decay-kanaler

Foreslåede henfaldskanaler for X(4140)-partiklen:

Historie

Oprindeligt blev partiklen navngivet - Y (4140), senere forskergruppen for Particle Data Groupomdøbt partikel Y(4140) til X(4140).

De første antydninger af denne partikels eksistens begyndte at dukke op i 2009 i data fra CDF - detektoren . , der arbejdede på den amerikanske kolliderer Tevatron . Ved at studere henfaldene af B-mesons til tre mesoner  - J / ψ , φ og K , bemærkede fysikere, at parret J / ψ og φ nogle gange blev født på en korreleret  måde - som om en ny partikel dukkede op først, og derefter, efter en mens det ville henfalde på J/ψ og φ. I 2011, efter akkumuleringen af ​​nye data og stigningen i statistisk pålidelighed, blev den fulde opdagelse af denne partikel allerede rapporteret. Desuden blev der i CDF-detektorens data også fundet en anden partikel i den samme henfaldskanal, men den statistiske signifikans af disse hændelser var mindre.

I februar 2012 udkom en artikel fra LHCb- samarbejdet , som beskriver resultaterne af søgningen efter X(4140)-partiklen ved statistikken på 0,37 f b −1 , hvilket ikke bekræfter opdagelsen [4] . Henfaldskæden blev analyseret, og der blev ikke fundet nogen særlig korreleret produktion af J/Ψ og φ mesoner. LHCb-dataene passede godt ind i baggrunden og bekræftede ikke fundet af partiklen ved Tevatron .

I november 2012 bekræftede CMS -samarbejdet observationen af ​​denne partikel med en statistisk signifikans større end 5σ i henfaldskanalen

i løbet af behandlingen af ​​5,2 fb −1 -statistikken opnået som følge af protonkollisioner ved en energi på 7 TeV. I dette tilfælde har partiklen en masse på 4148,2 ± 2,0 (statistisk fejl) ± 4,6 (systematisk fejl) MeV/ c2 . En svagere top med en masse på 4316,7 ± 3,0 (statistisk fejl) ± 7,3 (systematisk fejl) MeV/c 2 [6] [7] observeres også .

Processen med fødsel og henfald af X(4140)-partiklen indikerer, at det er en meson, men med usædvanlige egenskaber. Det burde indeholde et charmeret kvark-antikvark-par , men med så stor en masse (ca. 4143 MeV/c²) ville det så let henfalde til D mesoner . Men det viste sig, at X(4140) lever meget længere, hvilket betyder, at noget i dens struktur forhindrer et simpelt henfald til D-mesoner.

Egenskaberne af denne partikel er af stor interesse for teoretiske fysikere , da det er sådan, multiquark hadroner , som forbliver eksotiske blandt elementarpartikler, bør manifestere sig . Hvordan multiquark hadroner fungerer, og hvorfor de er så sjældne, er et af de største spørgsmål i moderne hadronfysik . Eksperter håber, at en omhyggelig undersøgelse af egenskaberne ved denne og andre lignende partikler ved forskellige kollidere vil hjælpe med at finde svar på dem.

Problem X(4140)

At forklare henfaldet af X(4140)-partiklen er et alvorligt problem for fysikere. Indtil nu (2013) er det kendt, at der kun er to måder at eksistere på for bundne kvarker : i kvark-antikvarke mesoner og dannelsen af ​​et system bestående af tre kvarker under dannelsen af ​​baryoner . Egenskaberne for X(4140)-partiklen passer ikke ind i nogen af ​​disse skemaer. Det er således ikke klart, hvad det egentlig er. Ved denne lejlighed siger professor Jacobo Koenigsberga fra University of Florida , en af ​​deltagerne i eksperimentet udført på Tevatron : "Vi er endnu ikke sikre på, hvad det er, men vær sikker på, at vi vil fortsætte med at studere det . "

Nogle videnskabsmænd mener, at X(4140)-partiklen kan være en tilføjelse til de allerede kendte baryoner og mesoner, såvel som den første identificerede "kopi" af en ny, hidtil ukendt familie af hadroner (bundne tilstande dannes af kvarker og antikvarker) . Faktisk er lignende usædvanlige henfaldsmønstre blevet observeret i de senere år ved Tevatron, men med meget mindre statistisk signifikans. Usædvanlige partikelhenfald er også blevet opdaget ved KEK- acceleratoren i Japan og SLAC i Californien.

En deltager i eksperimentet på KEK, den japanske professor Masanori Yamauchi, påpeger ligheden mellem egenskaberne af partikler påvist ved KEK med en hvilemasse på 3940 MeV. Han foreslår, at disse to partikler kan repræsentere begyndelsen på en ny familie af eksotiske hadroner.

På grund af den begrænsede mængde eksperimentelle data om strukturen og egenskaberne af X(4140) -partiklen forbliver dette spørgsmål åbent nu (2013). "Vi opbygger vores viden lidt efter lidt, og når vi har nok, vil vi forstå, hvordan vi sætter dette puslespil sammen ," siger Rob Roser, medarbejder i Fermilab [2] .

Noter

  1. ↑ Den fantastiske verden inde i atomkernen. Spørgsmål efter foredraget Arkiveret 15. juli 2015 på Wayback Machine , FIAN, 11. september 2007
  2. ↑ 1 2 Mærkelig partikel skabt; Kan omskrive, hvordan materien er lavet . Hentet 5. juli 2012. Arkiveret fra originalen 15. oktober 2012.
  3. ↑ Ny partikel kaster Monkeywrench i partikelfysik Arkiveret 25. juni 2012 på Wayback Machine // universetoday.com
  4. ↑ 1 2 LHCb-detektoren bekræfter ikke eksistensen af ​​den partikel, der tidligere er fundet på Tevatron Arkiveret 29. oktober 2012.
  5. ↑ symmetriskrydende "Blog Archive" Particle oddball overrasker fysikere . Hentet 6. juli 2012. Arkiveret 18. juli 2012.
  6. ↑ 1 2 Ny partikellignende struktur bekræftet ved LHC | symmetri magasin . Hentet 18. november 2012. Arkiveret fra originalen 21. november 2012.
  7. ↑ PhysicsResultsBPH11026 < CMSPublic < TWiki . Hentet 19. november 2012. Arkiveret fra originalen 24. oktober 2017.

Litteratur

Links