Das CERN hat die Entdeckung einer neuen Klasse von Partikeln bestätigt - Pentaquarks

Die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) kündigte die Entdeckung einer neuen exotischen Klasse von Partikeln an - Pentaquarks . Sie wurden mit dem LHCb-Detektor bei Experimenten am Large Hadron Collider gefunden.

"Ein Pentaquark ist nicht nur ein neues Teilchen", sagte LHCb-Sprecher Guy Wilkinson. "Es ist eine Möglichkeit, Quarks, dh die grundlegenden Komponenten gewöhnlicher Protonen und Neutronen, zu einer geordneten Struktur zusammenzuführen, die in mehr als einem halben Jahrhundert von Experimenten noch nie zuvor beobachtet wurde." Das Studium seiner Eigenschaften kann uns helfen, besser zu verstehen, wie gewöhnliche Materie, Protonen und Neutronen, aus denen wir alle bestehen, organisiert sind. “

Ein wichtiger Schritt zur Entdeckung von Pentaquarks wurde vor 50 Jahren unternommen, als der amerikanische Physiker Murray Gell-Man im Alter von 23 Jahren seine grundlegende Arbeit über die Fremdheit und den Charme von Elementarteilchen veröffentlichte. Er war es, der 1964 als erster ein Quarkmodell von Elementarteilchen postulierte. Nach seinem Modell wurde eine Partikelfamilie namens Baryonen eingeführt, die aus drei Quarks besteht.



Danach wurden Theorien aufgestellt, dass es eine Klasse von Baryonen gibt, die nicht aus drei, sondern aus fünf Quarks besteht. Die ersten, die theoretisch die Existenz von Pentaquarks vorhersagten, waren die russischen Wissenschaftler D. I. Dyakonov, M. V. Polyakov und V. Yu. Petrov vom Petersburger Institut für Kernphysik im Jahr 1997.

Die Existenz dieser Teilchen konnte jedoch in keiner Weise nachgewiesen werden. Bis heute.

Laut einer Pressemitteilung des CERN suchten Mitglieder der LHCb-Gruppe nach Anzeichen von Pentaquarks, indem sie den Zerfall des Baryons, bekannt als Λ _b, in drei weitere Teilchen untersuchten: J / ψ _- , Proton und geladenes Kaon. Die Untersuchung der Menge der Massenwerte von J / ψ und des Protons zeigte, dass es während ihrer Bildung ein bestimmtes Zwischenstadium gibt, dh Zwischenzustände der Materie. Sie wurden P _c (4450) ⁺ und P _c (4380) ^{+ genannt} .



Das erste war in den Diagrammen deutlich sichtbar, und das Vorhandensein des zweiten war erforderlich, um die experimentellen Daten vollständig zu erklären. Diese Teilchen haben eine sehr große Masse - ungefähr 4,4-4,5 Tausend Megaelektronvolt, was ungefähr vier- bis fünfmal mehr ist als der gleiche Indikator für Protonen und Neutronen.



Als Ergebnis von Hunderten von Experimenten wurde eine große Menge experimenteller Daten gesammelt, die es ermöglichten, das Muster zu identifizieren. Natürlich wurde Data Mining auf Supercomputern durchgeführt. Infolgedessen war es möglich, ein Ergebnis mit statistischer Zuverlässigkeit der Entdeckung von Neun Sigma zu erhalten, was völlig ausreicht, um die Entdeckung anzugeben.



„Aufgrund der großen Datenmenge, die am Large Hadron Collider gesammelt wurde, und der hervorragenden Genauigkeit unseres Detektors haben wir alle Möglichkeiten zur Erklärung dieser Signale geprüft und sind zu dem Schluss gekommen, dass sie nur durch Pentaquark-Zustände erklärt werden können“, sagt der LHCb-Physiker Tomasz Skwarnicki von der Syracuse University. "Genauer gesagt sollte der Zwischenzustand aus zwei oberen Quarks (U-Quark), einem unteren Quark (D-Quark), einem verzauberten Quark (C-Quark) und einem verzauberten Antiquark bestehen."

Jetzt müssen zusätzliche Experimente durchgeführt und überprüft werden, wie stark die Bindungen von Quarks in Pentaquarks sind.

Die wissenschaftliche Arbeit mit den Ergebnissen des Experiments ist veröffentlicht auf arXiv.org, weitere Informationen sind auf verfügbar LHCb Website .

Source: https://habr.com/ru/post/de381661/