Tiga partikel baru ditemukan – fisikawan menemukan pentagon ‘aneh’ dan pasangan tetrahedron pertama untuk pertama kalinya

Penemuan aneh: Pada akselerator partikel LHC, fisikawan telah menemukan dua jenis partikel baru – dan dengan demikian memperluas kebun binatang partikel untuk memasukkan variabel yang lebih eksotik. Di satu sisi, itu adalah pentaquark pertama yang berisi salah satu quark eksotis yang paling langka. Hasil kedua adalah sepasang tetragonal bermuatan ganda dan pasangan netralnya. Kedua jenis partikel dapat membantu menjelaskan lebih banyak tentang penggabungan partikel elementer ini.

Quark adalah blok bangunan dasar materi, yang untuk waktu yang lama hanya dikenal sebagai pasangan dua atau tiga: proton dan neutron dalam inti atom terbuat dari tiga quark, dalam meson berumur pendek sebuah quark dan antiquark membentuk a pasangan. Tetapi dalam beberapa tahun terakhir fisikawan juga telah menemukan partikel baru yang terdiri dari lebih dari tiga quark dalam akselerator partikel, termasuk banyak tetraquarkDan pentaquark dan bahkan satu heksakuark.

Kebun Binatang Partikel 2.0

“Semakin banyak analisis yang kami lakukan, semakin banyak hadron eksotis yang kami temukan,” kata Nils Toning dari LHCb Collaboration di CERN Research Center dekat Jenewa. “Kami mengalami periode penemuan yang serupa dengan tahun 1950-an, ketika Kebun Binatang Partikel Hadron ditemukan yang sekarang menjadi dasar Model Standar fisika partikel kami. Sekarang kami sedang dalam proses menciptakan Kebun Binatang Partikel 2.0.”

Partikel baru menjelaskan kemungkinan kombinasi di dunia quark dan proses yang berperan. Pada tahun 2002, tetrapoda dibuat untuk pertama kalinya Empat quark yang sama Terbukti, pada tahun 2021 disusul dengan tetraquark dengan sihir ganda Ini terdiri dari dua quark pesona berat dan dua antiquark ringan.

Pentagram pertama dengan quark yang aneh

Fisikawan sekarang melaporkan penemuan partikel yang lebih eksotis. Mereka ditemukan dalam tabrakan proton berenergi tinggi di Large Hadron Collider (LHC) di CERN, akselerator partikel paling kuat di dunia. Saat menganalisis lintasan partikel yang direkam dalam detektor LHCb, para peneliti dalam kolaborasi LHCb menemukan tanda tangan dari tiga partikel baru.

Penemuan pertama adalah pentaquark. Pentaquark memiliki massa 4.338 megaelektronvolt dan mengandung, antara lain, dua quark berat ajaib. Pada saat yang sama, itu adalah pentaquark pertama dengan quark aneh – kedua jenis quark yang tidak terjadi di blok bangunan inti atom. Penemuan partikel aneh ini mencapai 15 sigma, jauh melebihi ambang batas lima sigma resmi untuk penemuan.

Sekelompok lima atau struktur dua subunit?

Menurut fisikawan, massa pentaquark ini dapat memberikan bukti lebih lanjut untuk itu dengan cara apapun Lima quark terhubung satu sama lain dalam partikel tersebut. Sampai saat ini belum jelas apakah semua quark terikat sama kuatnya dalam partikel multi-quark tersebut atau apakah mereka merupakan kumpulan quark tripel dan quark yang agak longgar. Awal tahun 2019, puncak ganda menit dalam kurva partikel LHC memberikan sinyal pertama dari struktur dua subunit tersebut.

Ada juga banyak yang bisa dikatakan untuk pentaquark yang baru ditemukan: “Massa pentaquark berada di ambang produksi baryon meson,” jelas fisikawan dari kolaborasi LHCb. “Ini bisa merujuk pada interpretasi sebagai campuran kedap air dari tri-quark baryon, quark meson, dan antiquark.”

Pasangan pertama tetraquark

Penemuan partikel kedua melibatkan tetragon bermuatan ganda dan pasangan tetragonal netralnya. Ini adalah bukti pertama dari partikel ganda jenis ini, fisikawan melaporkan. Setiap quark memiliki massa sekitar 2,9 GeV dan terdiri dari quark charm dan antiquark aneh. Selain itu, satu pasangan memiliki quark naik dan quark turun, dan yang lainnya memiliki quark turun dan antiquark naik.

Menurut para peneliti, partikel cenderung menjadi pasangan yang setara – mereka mewakili dua keadaan sistem mekanika kuantum, namun, tidak jelas apakah ada pasangan lain dari jenis ini dan bagaimana keempat quark digabungkan dalam partikel-partikel ini. Pasangan tetraplanet ini ditemukan dengan signifikansi 6,5 dan 8 – ini juga jauh di atas ambang penemuan resmi.

“Menemukan partikel eksotis baru dan mengukur sifat mereka akan membantu ahli teori untuk mengembangkan model terpadu untuk hadron eksotis ini,” jelas Chris Parks, juru bicara LHCb dari University of Manchester. “Ini juga membantu kita lebih memahami partikel klasik seperti proton dan neutron.” (Konferensi Internasional tentang Fisika Energi Tinggi, ICHEP 2022)

Sumber: CERN, Universitas Manchester

6 Juli 2022

– Nadia Podebrigar