Quark terpesona ganda pertama – fisikawan CERN telah menemukan kombinasi paling permanen dari empat quark hingga saat ini

Sangat aneh: Fisikawan telah menemukan untuk pertama kalinya sebuah quark yang terbuat dari dua quark berat yang menawan dan dua antiquark yang lebih ringan – perwakilan pertama dari kelas partikel empat-quark yang sama sekali baru. Tetraquark dengan berat ganda ini adalah kandidat untuk perwakilan kombinasi quark aneh yang stabil, dan mungkin stabil. Penemuan salah satu partikel ini di Large Hadron Collider (LHC) di CERN membuka peluang baru untuk penelitian bentuk materi yang aneh ini.

Dalam materi biasa, quark biasanya terjadi dalam kelompok tiga, seperti halnya proton dan neutron dalam inti atom. Ada juga meson berumur pendek yang terbuat dari quark dan antiquark. Begitu banyak untuk inventaris klasik. Namun, dalam beberapa tahun terakhir fisikawan telah menemukan kelompok quark aneh lainnya dalam akselerator partikel, termasuk partikel dengan empatDan lima atau bahkan enam quark.

Quadruple pertama berbobot ganda quad

Sekarang ada pertumbuhan di kebun binatang partikel: fisikawan di Collider Hadron Besar Pusat Penelitian CERN (LHC) menemukan perwakilan pertama dari kelas baru partikel empat quark – quark ganda berat (Tcc).⁺). Partikel-partikel ini, terdiri dari dua quark berat dan dua quark ringan, telah dihipotesiskan pada awal tahun 1980-an, tetapi belum terdeteksi sejak saat itu. Mereka dianggap sebagai kandidat terbaik untuk hadron yang stabil meskipun memiliki campuran quark yang aneh.

Ini Tcc⁺Tetraquark kini telah ditemukan oleh para peneliti CERN. Ini muncul dari tumbukan proton dalam akselerator partikel LHC dan ditemukan berdasarkan “punuk” yang nyata dalam distribusi massa partikel yang ditangkap dalam detektor LHCb. “Kuark memanifestasikan dirinya sebagai puncak sempit dalam spektrum massa meson D,” fisikawan menggambarkan sinyal tersebut.

Menurut para peneliti, signifikansi statistik lebih dari 20 penyimpangan bidang – dan karena itu jauh di atas ambang batas lima sigma dari mana seseorang berbicara tentang penemuan dalam fisika partikel.

sihir ganda

Quark yang baru ditemukan terdiri dari dua quark charm, antiquark naik dan antiquark turun. Ini berarti bahwa ini bukan hanya quark kuaterner berbobot ganda pertama – ini juga merupakan tetraquark pertama yang memiliki dua pesona tanpa antiquark. Fisikawan menyebut partikel seperti itu memiliki “sihir terbuka” ganda – dosis ganda sihir (sihir), sehingga untuk berbicara.

Untuk waktu yang lama tidak jelas apakah partikel-partikel ini ada dan apakah mereka, seperti quark lainnya, terikat bersama oleh gaya nuklir kuat. “Penemuan yang sangat dinanti minggu ini sekarang menunjukkan bahwa Tcc⁺Sebuah tetraquark ada — dan tanda tangannya dapat dibuktikan secara eksperimental,” fisikawan kolaborasi LHCb melaporkan pada 29 Juli 2021 di Konferensi Fisika Energi Tinggi Masyarakat Eropa.

Lebih tahan lama daripada semua eksotik lainnya

Juga menarik: Tetraquark baru adalah yang paling lama hidup dari semua hadron eksotis yang diketahui, fisikawan melaporkan. Hadron adalah semua partikel yang melewati tenaga nuklir yang kuat bersama. Massa tetraquark sedikit lebih kecil dari nilai produk peluruhan – dua meson D masing-masing terdiri dari quark charm berat dan antiquark ringan.

Dengan demikian, energi dalam keadaan kuaterner terikat sedikit lebih tinggi daripada produk peluruhan dan ini merupakan indikasi stabilitas yang relatif tinggi. “Ini berarti bahwa tetraquark ini masih meluruh menjadi mesonion D melalui interaksi yang kuat, tetapi ini terjadi lebih lambat dan kurang intens dibandingkan dengan hadron eksotis lainnya,” jelas peneliti LHCb Ivan Polyakov dari Universitas Syracuse. Partikel baru dengan demikian menegaskan bahwa tetraquark berat ganda sebenarnya sangat stabil.

Wawasan baru tentang hadron alien

Penemuan tetraquark baru sekarang memungkinkan kesimpulan pertama ditarik tentang perwakilan berikutnya, dan mungkin lebih stabil, dari tetraquark berat ganda – sebuah partikel yang terdiri dari dua quark bawah dengan dua antiquark ringan. Namun, hadron yang lebih berat ini belum dapat dideteksi oleh kinerja LHC saat ini dan sangat langka, Polyakov menjelaskan.

Yang paling berguna adalah sepupunya yang lebih ringan, Tetraquark “menarik” ganda, mudah dikenali dan karenanya juga diburu. “Tcc baru⁺-Tetraquark adalah topik yang menggoda untuk penelitian lebih lanjut. “Karena peluruhannya hanya mencakup partikel yang mudah dideteksi,” kata tim LHCb. “Ini memungkinkan akurasi tinggi dalam penentuan massa dan pengujian ketat model teoretis yang ada.” (Konferensi Masyarakat Fisik Eropa tentang Fisika Energi Tinggi)EPS-HEP 2021))

Quelle: CERN, Kolaborasi LHCb

4. Agustus 2021

– Nadia Podebrigar