Pentaquark

Pět kvarků zapojených do pentaquarku objeveného v roce 2015 (uudc c ). Tyto barevné Poplatky jsou vybrány libovolně.

Pentaquarky (ze starořecké πέντε pente „pět“), termín ve fyzice částic , jsou exotické hadrony tvořené pěti kvarky a s baryonovým číslem +1 nebo -1.

Všeobecné

Pentakvarky, stejně jako všechny struktury tvořené kvarky, drží pohromadě silná jaderná síla . Jako všechny hadrony jsou barevně neutrální . Skládají se ze čtyř kvarků a jednoho antiquarku (celkové baryonové číslo +1) nebo čtyř antikvarků a jednoho kvarku (celkového baryonového čísla -1). Také jejich spin je poloviční celé číslo, takže jsou to fermiony .

Ve svých fyzikálních vlastnostech jsou pentaquarky více podobné jiným baryonům, jako jsou protony a neutrony, než mezony , které také obsahují jak kvarky, tak antikvarky, ale jsou bosony .

Predikce existence

Existenci částic s pěti kvarky již předpověděl Murray Gell-Mann v roce 1964 . V roce 1987 jim Harry J. Lipkin říkal „Pentakvark“. V roce 1997 Dmitri Diakonov , V. A. Petrov a Maxim Polyakov provedli konkrétní předpověď částice s neobvykle dlouhou životností , kterou ostatní fyzikové částic skepticky přijali , což by vedlo k velmi malé a tudíž jasně pozorovatelné celkové šířce rozpadu pouhých 30  MeV . Hmotnost by měla být 1530 MeV.

Používání mřížky kalibračních teorií z kvantové chromodynamiky další předpovědi o vlastnostech pentakvark nebyly prováděny pomocí počítačových simulací. Tyto teoretické přístupy však nejsou příliš pokročilé a různé výzkumné skupiny přišly s protichůdnými výsledky.

Nejisté zprávy o objevu

První experimentální pozorování Θ ⁺ bylo hlášeno v červenci 2003 Takashim Nakanem z Osacké univerzity ( Japonsko ) a potvrzeno Kenem Hicksem z Jefferson Laboratory , Virginie , USA . Tento překvapivý objev vyvolal vlnu zkoumání již existujících údajů pro důkaz pentaquarku. Během několika měsíců přibližně tucet různých skupin uvedlo, že také objevili důkazy o ⁺ . Některé skupiny dokonce tvrdily, že dokážou detekovat více pentaquarků.

Objevily se však také pochybnosti, teoretické i experimentální. Asi tucet dalších experimentálních skupin nenašlo žádný důkaz o existenci Θ ⁺ . Experimenty navíc našly různé hmotnosti, z nichž některé byly navzájem nekompatibilní. Obzvláště překvapivá byla malá šířka rozpadu , která byla stále hluboko pod hodnotou, kterou předpovídali Diakonov, Petrov a Polyakov. Pentaquark by tak žil více než 100krát déle než jiné částice srovnatelné hmotnosti.

CLAS Spolupráce na Jefferson laboratoř ve městě Newport News, Virginie, USA, pod vedením Raffaella de Vita, nakonec podnikl konkrétní experiment vyšetřovat pentakvark hypotéza. V tomto dosud nejkomplexnějším vyšetřování neexistovaly žádné důkazy o existenci pentaquarků. V důsledku toho tito vědci předpokládají, že předchozí důkazy o pentaquarkech jsou založeny na mylně interpretovaných datech. Tuto práci najdete v dubnu 2005 v časopise Nature . Particle Data Group také dospěla v roce 2006 a naposledy v roce 2008 k závěru, že první zprávy o objevu v letech 2003/2004 (v té době nejméně 9 skupin po prvních objevitelích) byly většinou dalších experimentů vyvráceny, který vykazoval výrazně vyšší statistiku byl.

V roce 2007 našli vědci ze spolupráce GRAAL důkazy o velmi úzkém stavu (baryonová rezonance) s relativně dlouhou životností (přibližně desetkrát vyšší než typické baryonové rezonance), když byl nukleon bombardován fotony. Byl pokřtěn N * (1685) (N-Star). Vlastnosti (hmotnost, šířka rozpadu) se shodují s teoretickými predikcemi pro člen s neexotickými kvantovými čísly minimálního možného decupletu, který zahrnuje hypotetický pentaquark - předpovědi Maxima Polyakova a dalších v roce 2004. Experiment, ve kterém byl objeven N *, potvrdili vědci z ELSA v Bonnu.

V roce 2013 spolupráce DIANA v Moskvě oznámila, že pozorovala pentaquarky.

Objev

Feynmanův diagram rozpadu lambda-b-baryonu na kaon a pentaquark

Dne 13. července 2015, výzkumníci oznámili v LHCb - detektor na Large Hadron Collider z CERN v Ženevě objevem dvou Pentaquarks- Charmonium ; stavy (pentakvark zahrnující kouzlo - a antioxidační -Charm kvarky) rozpad Lambda-b - baryon do kaonu a pentaquarku (uudc c ). Obě tato pozorování vykazovala statistickou významnost více než 9  σ , což jasně překračuje práh 5 σ pro objev, který je ve fyzice částic obvyklý. ${\ Displaystyle \ Lambda _ {b} ^ {0} \}$ ${\ displaystyle \ mathrm {K} ^ {-}}$

Dva pozorovaný pentakvark charmonium uvádí, P _c (4380) ⁺ a P _c (4450) ⁺ skládají ze dvou až kvarků , je kvark d , kouzlo tvaroh a anti-kouzlo tvaroh. Přesný vazebný mechanismus pěti kvarků je stále nejasný: buď je to pevná struktura tvořená pěti blízko sebe umístěnými kvarky, nebo druh volné struktury tvořené třemi a dvěma blízko sebe umístěnými kvarky.

V březnu 2019 byl oznámen objev dalších pentaquarků na LHCb. Nově objevený P _c (4312) ^{+ se} proto rozpadá na J / ψ a proton. Naměřená data původně objeveného P _c (4450) ⁺ jsou nyní považována za superpozici dvou jednotlivých pentaquarků, P _c (4440) ⁺ a P _c (4457) ⁺ .

Viz také

• Tetraquark

webové odkazy

• home.web.cern.ch
• Existenciální strach z Pentaquarku na Wissenschaft.de, 2005
• Vědci z CERN-show-Pentaquark-podmínky-po , heise.de
• Danilov, Mizuk: "Experimentální recenze na Pentaquarks", červenec 2007 arxiv : 0704.3531
• Kandice Carter, „Vzestup a pád pentquarku“, Magazine Symmetry, září 2006

Individuální důkazy

1. ↑ ^{a b} Pozorování částic složených z pěti kvarků, stavů pentaquark-charmonium, pozorovaných v rozpadech . 14. července 2015, přístup 14. července 2015 . ${\ Displaystyle \ Lambda _ {b} ^ {0} \ to J / \ psi pK ^ {-}}$ 
2. ^ HJ Lipkin: Nové možnosti pro exotické hadrony - anticharmed podivné baryony . V: Physics Letters B . Vol.195, No. 3 , 1987, str. 484-488 , doi : 10.1016 / 0370-2693 (87) 90055-4 , bibcode : 1987PhLB..195..484L (anglicky). 
3. ↑ arxiv : hep-ph / 9703373
4. ↑ Mark Peplow: Pochybnost je vrhána na pentaquarky. In: novinky @ příroda. 2005, S., doi: 10.1038 / news050418-1 .
5. ↑ Aktualizace PDG na Pentaquarks 2008 (PDF)
6. ↑ Polyakov a další, Preprint 2004, arxiv : nucl-th / 0312126 ; bez ohledu na Diakonova a další 2004.
7. ^ V. Kuznetsov, MV Polyakov: Nový úzký nukleon N * (1685). In: JETP Letters. Springer, 2008. arxiv : 0807.3217
8. ↑ Spolupráce DIANA: Pozorování úzké baryonové rezonance s pozitivní podivností vytvořené při srážkách K ⁺ Xe . 5. července 2013, arxiv : 1307.1653 (anglicky). 
9. ↑ ^b Pozorování J / ψp rezonance v souladu s pentakvark státy v rozpadů . In: Fyz. Rev.Lett. páska ${\ Displaystyle \ Lambda _ {b} ^ {0} \ to J / \ psi K ^ {-} p}$  115 , 13. července 2015, s. 072001 , arxiv : 1507.03414 (anglicky). 
10. ↑ Ukázka Iana: Vědci s velkým hadronovým urychlovačem objevují nové částice: pentaquarky. The Guardian, 14. července 2015, přístup 14. července 2015 . 
11. ↑ Experiment LHCb společnosti CERN hlásí pozorování exotických částic pentaquarku, CERN 14. července 2015
12. ↑ LHCb: Pozorování nových pentaquarků, 26. března 2019