Пентакварк

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Пентакварк (P
c)
Открытая в 2015 году частица из пяти кварков
Открытая в 2015 году частица из пяти кварков
Состав 5 кварков:
u, u, d, c, c [1]
Семья Фермион
Группа Барион, адрон, резонанс
Участвует во взаимодействиях

Гравитационное[2]

Сильное
Масса P
c(4450)+: 4450
МэВ/с^2[1]
P
c(4380)+: 4380
МэВ/с^2[1]
Ширина распада P
c(4450)+: 40
МэВ[1]
P
c(4380)+: 200
МэВ[1]
Теоретически обоснована
Мюррей Гелл-Манн
(1964)
Обнаружена Большой адронный коллайдер (2015)
В честь кого или чего названа Пять кварков
Квантовые числа
Барионное число 1
Лептонное число 0
B−L 1
Спин P
c(4450)+: 5/2
ħ
Чётность P
c(4450)+: +[1]
P
c(4380)+: −[1]
Очарование 0
Гиперзаряд 1
Слабый гиперзаряд 1
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Пентаква́рки — группа составных субатомных частиц, состоящих из пяти кварков. Их существование было доказано с использованием Большого адронного коллайдера в июле 2015 года. Являются барионами, адронами, фермионами, резонансами. Порождают направление исследований в адронной спектроскопии — физику пентакварков[1].

История

Возможность существования адронов, включающих больше кварков, чем минимально необходимо (три кварка или пара кварк-антикварк), была рассмотрена ещё авторами кварковой модели Гелл-Маном (в 1964 году) и Цвейгом. Модель барионов, состоящих из 4 кварков и 1 антикварка, была рассмотрена в конце 1970-х годов. Название «пентакварк» для этих частиц было предложено израильским физиком Хэрри (Цви) Липкиным (англ.) в 1987 году[3].

В 1997 году

гамма-кванты взаимодействовали с нейтроном, создавая мезон и пентакварк. Однако пентакварк существует в течение 10−20 секунд перед распадом на мезон и нейтрон[6]
.

Затем несколько других групп исследователей исследовали данные в определённых каналах и диапазонах энергий. В целом 12 групп сообщили о положительных сигналах пентакваркового состояния. Например, два эксперимента на ускорителе HERA, ZEUS и HERMES, и эксперимент СВД[7] на ускорителе У-70 в Протвино заявили о наблюдении кандидатов в пентакварки со статистической значимостью от 4 до 8 стандартных отклонений.

Однако существование пентакварков подвергалось сомнению. Для того, чтобы внести в этот вопрос бо́льшую ясность, коллаборация CLAS провела эксперимент в лаборатории Джефферсона с целью обнаружить пентакварк. В ходе эксперимента учёные бомбардировали жидкий водород высокоэнергетичными протонами. Несмотря на то, что полученный объём данных в 10 раз превышал статистику, собранную немецкой группой SAPHIR, а результаты исследований были в 50 раз точнее, чем у немцев, американцам не удалось найти никаких следов пентакварков (хотя результаты первых экспериментов CLAS 2003 года показывали наличие пентакварков со статистической значимостью вплоть до 7 стандартных отклонений)[8][9].

В конечном итоге, в большинстве экспериментов (например

МэВ/c² виден со статистической значимостью 5,1 стандартных отклонений[11]
. Эксперименты по поиску пентакварков продолжались.

14 июля 2015 года учёные из коллаборации

лямбда-бариона[12]) на Большом адронном коллайдере[13][14][3], пентакварки такого типа и в таком месте до того никто не предсказывал[5]. Поиск пентакварков не был объектом эксперимента LHCb (который прежде всего предназначен для исследования асимметрии материи и антиматерии)[15], и несомненное открытие пентакварков было описано представителем ЦЕРН как «случайность» и «нечто удивительное, что мы случайно нашли»[16]
.

18 августа 2016 года LHCb подтвердила открытие пентакварка в статье в Nature[17]. В статье указано, что за год данные были исследованы независимым от представлений о пентакварках образом и необходимость в объяснении результатов введением пентакварков на уровне статистической значимости около 10σ (стандартных отклонений)[18].

Свойства

Кварковый состав u, u, d, c, c. Всего было открыто одновременно 2 представителя группы: P
c(4450)+ и P
c(4380)+. Массы у них 4450 МэВ и 4380 МэВ соответственно, ширина распада 40 МэВ и 200 МэВ, спин 5/2 и 3/2, чётность + и −.

В результате проверки диаграммой

антикварк, дикварк + трикварк и другие.[1]
.

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Открыт адрон нового типа — пентакварк со скрытым очарованием Игорь Иванов. Дата обращения: 17 июля 2015. Архивировано 17 июля 2015 года.
  2. ↑ Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивная копия от 15 июля 2015 на Wayback Machine, ФИАН, 11 сентября 2007 года
  3. ↑
    doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001
    .
  4. doi:10.1007/s002180050406
    .
  5. ↑ 1 2 3 Петров В. Пентакварки // Наука и жизнь. — 2016. — № 3. — С. 20—24. Архивировано 25 апреля 2016 года.
  6. Мембрана
    », 1.07.2003
  7. ↑ П. Ф. Ермолов, А. В. Кубаровский, В. А. Никитин, Поиски пентакварка продолжаются! // 2007
  8. ↑ Пентакварк — всё-таки миф? Архивная копия от 27 мая 2008 на Wayback Machine // Элементы", 22.04.2005
  9. ↑ Рур, пентакварки и NICA Архивная копия от 20 июня 2013 на Wayback Machine // газета «Дубна», № 12-13, 20.03.2009
  10. ↑ ИФВЭ, Эксперимент HERA. Дата обращения: 25 ноября 2021. Архивировано 25 ноября 2021 года.
  11. ↑ LEPS Collaboration (T. Nakano et al.), Evidence of the Θ+ in the γd → K+K−pn reaction, Phys. Rev. C79 025210, 2009, arXiv:0812.1035 [nucl-ex]. Дата обращения: 10 сентября 2009. Архивировано 3 мая 2015 года.
  12. ↑ Пентакварк открыт окончательно. Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 25 августа 2016 года.
  13. ↑ В ЦЕРНе открыли предсказанный российскими физиками пентакварк. Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 16 июля 2015 года.
  14. ↑ Кварки: больше трех — собираться Архивная копия от 8 сентября 2015 на Wayback Machine // 18.07.2015
  15. CERN/LHCb (2008). Дата обращения: 15 июля 2015. Архивировано
    4 апреля 2020 года.
  16. ↑ G. Amit. Pentaquark discovery at LHC shows long-sought new form of matter. New Scientist (14 июля 2015). Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 8 ноября 2020 года.
  17. ↑ Физики подтвердили открытие пентакварка. Дата обращения: 21 августа 2016. Архивировано 20 августа 2016 года.
  18. ↑ Тяжелый пентакварк окончательно подтвержден. Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 26 августа 2016 года.
  19. ↑ Ф. Никитиу Методы определения резонансов в фазовом анализе Архивная копия от 10 мая 2018 на Wayback Machine // ЭЧАЯ 12, 805 (1981)

Ссылки