CERN confirmou a descoberta de uma nova classe de partículas - pentaquarks

A Organização Européia de Pesquisa Nuclear (CERN) anunciou a descoberta de uma nova classe exótica de partículas - pentaquarks . Eles foram encontrados usando o detector LHCb durante experimentos no Large Hadron Collider.

"Um pentaquark não é apenas uma nova partícula", disse o porta-voz do LHCb Guy Wilkinson. "É uma maneira de reunir quarks, isto é, os componentes fundamentais dos prótons e nêutrons comuns, em uma estrutura ordenada que nunca havia sido observada antes em mais de meio século de experimentos". Estudar suas propriedades pode nos ajudar a entender melhor como a matéria comum, prótons e nêutrons, dos quais todos somos compostos, são organizados. ”

Um passo importante para a descoberta de pentaquarks foi dado 50 anos atrás, quando o físico americano Murray Gell-Man, aos 23 anos, publicou seu trabalho fundamental sobre a estranheza e o encanto de partículas elementares. Foi ele quem, em 1964, foi o primeiro a postular um modelo de quarks de partículas elementares. De acordo com seu modelo, foi introduzida uma família de partículas chamadas bárions, composta por três quarks.



Depois disso, foram apresentadas teorias de que há uma classe de bárions não de três, mas de cinco quarks. Os primeiros a prever teoricamente a existência de pentaquarks foram os cientistas russos D.I. Dyakonov, M.V. Polyakov e V. Yu. Petrov do Instituto de Física Nuclear de Petersburgo em 1997.

Mas a existência dessas partículas não pôde ser provada de forma alguma. Até este dia.

De acordo com um comunicado de imprensa do CERN, os membros do grupo LHCb procuraram sinais de pentaquarks estudando o decaimento do bárion, conhecido como Λ _b, em três outras partículas: J / ψ _- , próton e kaon carregado. O estudo do conjunto de valores de massa de J / ψ e do próton mostrou que durante a sua formação há um certo estágio intermediário, isto é, estados intermediários da matéria. Eles foram chamados P _c (4450) ⁺ e P _c (4380) ⁺ .



O primeiro era claramente visível nos gráficos, e a existência do segundo era necessária para explicar completamente os dados experimentais. Essas partículas têm uma massa muito grande - cerca de 4,4-4,5 mil megaelétrons-volts, que é cerca de quatro a cinco vezes mais que o mesmo indicador para prótons e nêutrons.



Como resultado de centenas de experimentos, uma enorme quantidade de dados experimentais foi coletada, o que tornou possível identificar o padrão. Naturalmente, a mineração de dados foi realizada em supercomputadores. Como resultado, foi possível obter um resultado com confiabilidade estatística da descoberta do nove sigma, o que é suficiente para afirmar a descoberta.



“Devido à grande quantidade de dados coletados no Large Hadron Collider e à excelente precisão de nosso detector, verificamos todas as possibilidades de explicar esses sinais e chegamos à conclusão de que eles só podem ser explicados por estados de pentaquark”, diz o físico do LHCb Tomasz Skwarnicki, da Universidade de Syracuse. "Mais precisamente, o estado intermediário deve ser formado de dois quarks superiores (u-quark), um quark inferior (d-quark), um quark encantado (c-quark) e um antiquark encantado".

Agora é necessário realizar experimentos adicionais e verificar quão fortes são as ligações dos quarks nos pentaquarks.

O trabalho científico com os resultados do experimento está publicado no arXiv.org, informações adicionais estão disponíveis no site do LHCb .

Source: https://habr.com/ru/post/pt381661/