X(4140)

Az X(4140) (korábbi nevén Y(4140) ) egy olyan részecske , amelyet a Standard Modell korábban nem jósolt meg . Először a Fermilabban figyelték meg , felfedezését pedig 2009. március 17-én jelentették be . Az elnevezés onnan származik, hogy a felfedezett részecske tömege körülbelül 4140 MeV / c² . Ez a részecske rendkívül ritka, és csak 20 milliárd ütközésből 1-ben található [2] .

Mivel J/ψ és φ mezonokká bomlik , azt feltételezték, hogy ez a részecske elbűvölt kvarkokból és elbűvölt antikvarkokból áll, esetleg négy kvark kombinációjából [3] . A részecske létezését egy ideig nem erősítették meg más kísérletek adatai ( LHCb [4] , Belle[5] , azonban 2012 novemberében információ jelent meg egy részecske megfigyeléséről az LHC -n a CMS együttműködéssel [6] .

Decay channels

Az X(4140) részecske javasolt bomlási csatornái:

Történelem

Kezdetben a részecske nevet - Y (4140), később a Particle Data Group kutatócsoportaz Y(4140) részecskét átnevezte X(4140)-re.

A részecske létezésére utaló első jelek 2009-ben kezdtek megjelenni a CDF detektor adataiban. , aki az amerikai Tevatron ütközőnél dolgozott . A B-mezonok három mezonra  - J / ψ , φ és K -re történő bomlását tanulmányozva a fizikusok észrevették, hogy a J / ψ és φ pár néha korrelált módon született  - mintha először valami új részecske jelenne meg, majd egy míg J/ψ-n és φ-n csökkenne. 2011-ben az új adatok felhalmozódása és a statisztikai megbízhatóság növekedése után már beszámoltak e részecske teljes felfedezéséről. Ráadásul a CDF detektor adataiban ugyanabban a bomlási csatornában egy második részecskét is találtunk, de ezeknek az eseményeknek a statisztikai szignifikanciája kisebb volt.

2012 februárjában jelent meg az LHCb együttműködésről szóló cikk , amely az X(4140) részecske keresésének eredményeit írja le 0,37 f b −1 statisztikával , ami nem erősíti meg a felfedezést [4] . A bomlási láncot elemeztük, és nem találtunk különösebben korrelált J/Ψ és φ mezontermelést. Az LHCb adatok jól illeszkedtek a háttérbe, és nem erősítették meg a részecske megtalálását a Tevatronnál .

2012 novemberében a CMS együttműködés megerősítette ennek a részecske 5σ-nél nagyobb statisztikai szignifikanciájú megfigyelését a bomlási csatornában

a protonütközések eredményeként kapott 5,2 fb −1 statisztika feldolgozása során 7 TeV energián. Ebben az esetben a részecske tömege 4148,2 ± 2,0 (statisztikai hiba) ± 4,6 (szisztematikus hiba) MeV/c 2 . Egy gyengébb, 4316,7 ± 3,0 (statisztikai hiba) ± 7,3 (szisztematikus hiba) MeV/c 2 [6] [7] tömegű csúcs is megfigyelhető .

Az X(4140) részecske születési és bomlási folyamata azt jelzi, hogy mezon, de szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik. Tartalmaznia kell egy varázslatos kvark-antikvark párost , de ekkora tömegével (kb. 4143 MeV/c²) könnyen D mezonokká bomlik . De kiderült, hogy az X(4140) sokkal tovább él, ami azt jelenti, hogy valami a szerkezetében megakadályozza az egyszerű bomlást D-mezonokká.

Ennek a részecskenak a tulajdonságai nagy érdeklődésre tartanak számot az elméleti fizikusok számára , hiszen így kell megnyilvánulniuk az elemi részecskék között egzotikusnak maradó multikvark hadronoknak . A modern hadronfizika egyik legnagyobb kérdése, hogyan működnek a multikvark hadronok és miért olyan ritkák . A szakértők remélik, hogy ennek és más hasonló részecskék jellemzőinek alapos tanulmányozása a különböző ütköztetőknél segít megtalálni a választ.

Probléma X(4140)

Az X(4140) részecske bomlásának magyarázata komoly probléma a fizikusok számára. Eddig (2013) ismeretes, hogy a kvarkok kötött állapotának csak kétféle létezési módja van : kvark-antikvark mezonokban , és egy három kvarkból álló rendszer kialakulása a barionok kialakulása során . Az X(4140) részecske tulajdonságai egyik sémába sem illeszkednek. Így nem világos, hogy mi is ez valójában. Ebből az alkalomból Jacobo Koenigsberga professzor, a Floridai Egyetemről, a Tevatronban végzett kísérlet egyik résztvevője ezt mondja: "Még nem tudjuk, mi az, de biztos lehet benne, hogy továbbra is tanulmányozni fogjuk . "

Egyes tudósok úgy vélik, hogy az X(4140) részecske a már ismert barionok és mezonok adaléka lehet, valamint egy új, eddig ismeretlen hadroncsalád első azonosított "másolata" ( a kötött állapotok kvarkokból és antikvarkokból alakulnak ki) . Valójában hasonló szokatlan bomlási mintákat figyeltek meg az elmúlt években a Tevatronnál, de sokkal kisebb statisztikai szignifikanciával. Szokatlan részecskebomlást észleltek a japán KEK - gyorsítónál és a kaliforniai SLAC -nál is.

A KEK-ben végzett kísérlet egyik résztvevője, Masanori Yamauchi japán professzor rámutat a KEK-ben kimutatott részecskék tulajdonságainak hasonlóságára 3940 MeV nyugalmi tömeg mellett . Azt sugallja, hogy ez a két részecske az egzotikus hadronok új családjának kezdetét jelentheti.

Az X(4140) részecske szerkezetére és tulajdonságaira vonatkozó kísérleti adatok korlátozott száma miatt ez a kérdés most (2013) nyitva marad. „Apránként fejlesztjük tudásunkat, és ha elég lesz, megértjük, hogyan rakjuk össze ezt a rejtvényt ” – mondja Rob Roser, a Fermilab [2] alkalmazottja .

Jegyzetek

1. ↑ A csodálatos világ az atommagban. Kérdések az előadás után Archiválva : 2015. július 15., a Wayback Machine , FIAN, 2007. szeptember 11.
2. ↑ 1 2 furcsa részecske készült; Lehet újraírni, hogyan készül az anyag . Letöltve: 2012. július 5. Az eredetiből archiválva : 2012. október 15.. (határozatlan)
3. ↑ Az új részecskekidobó majomkulcs a részecskefizikában archiválva 2012. június 25-én a Wayback Machine -nél // universetoday.com
4. ↑ 1 2 Az LHCb detektor nem erősíti meg a korábban a Tevatronban talált részecske létezését. Archivált 2012. október 29.
5. ↑ A szimmetriát megtörő "Blogarchívum" Particle oddball meglepte a fizikusokat . Letöltve : 2012. július 6. Archiválva : 2012. július 18. (határozatlan)
6. ↑ 1 2 Új részecskeszerű szerkezet megerősítést nyert az LHC | szimmetria magazin . Letöltve: 2012. november 18. Az eredetiből archiválva : 2012. november 21.. (határozatlan)
7. ↑ PhysicsResultsBPH11026 < CMSPublic < TWiki . Letöltve: 2012. november 19. Az eredetiből archiválva : 2017. október 24.. (határozatlan)

Irodalom

• Aaltonen, T.; et al. (2009). "Evidence for a Narrow Near-Threshold Structure in the J/ψφ tömegspektrum B+ → J/ψφK+ decays". Physical Review Letters 102: 242002. ArXiv 0903.2229 Bibcode 2009PhRvL.102x2002A PCR : 10.1103/PhysRevLett.102.242002
• Xiang, Liu; Zhu, Shi-Lin (2009). "Az Y(4143) valószínűleg az Y(3930) molekuláris partnere". Fizikai áttekintés D 80: 017502. ArXiv: 0903.2529 . Bibcode 2009PhRvD..80a7502L . ICO: 10.1103/PhysRevD.80.017502
• Mahajan, Namit (2009). Y(4140): Lehetséges opciók. Physics Letters B 679(3): 228-230. ArXiv: 0903.3107 Bibcode 2009PhLB..679..228M . ICO: 10.1016/j.physletb.2009.07.043

Linkek

• "A furcsa részecske meglepte a Fermilab fizikusait". redOrbit. március 19
• Handwerk, Brian (2009. március 20.). Különös részecske készült; Lehet újraírni, hogyan készült a National Geographic Society
• Minard, Anne (2009. március 18.). „Az új részecske kidobja a majomkulcsot a részecskefizikában” Universe Today
• Shen és munkatársai, CP (2010). "Az új rezonancia bizonyítéka és az Y(4140) keresése a γγ→ϕJ/ψ folyamatban". Physical Review Letters 104. 112 004 ArXiv Bibcode 2010PhRvL.104k2004S PCR : 10.1103/PhysRevLett.104.112004
• Kurt Riesselmann Particle oddball meglepte a fizikusokat
• Sajtókiadó készlet Y (4140)-hez. Képeket tartalmaz a javasolt bomlási folyamatról és rezonanciaadatokról.