Συμπληρώνοντας το προφίλ του τετρακουάρκ

Posted on 16/08/2017

0


Η ανάλυση των δεδομένων από συγκρούσεις ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων προσδιόρισε το σπιν και την ομοτιμία (parity) ενός σωματιδίου που συνίσταται από τέσσερα κουάρκ.

Τα τελευταία χρόνια οι φυσικοί έχουν εντοπίσει διάφορα σωματίδια, η δομή των οποίων εξηγείται, αν θεωρήσουμε ότι περιέχουν τέσσερα κουάρκ, αντί για δυο ή τρία που περιέχουν συνήθως άλλα σωματίδια. Ένας από τους πρώτους υποψήφιους για την κατηγορία των τετρακουάρκ ήταν το σωματίδιο  Zc(3900), με μάζα 3900 MeV∕c2.

Αν και το Zc(3900) φαίνεται να αποτελείται από δυο γοητευτικά κουάρκ, ένα κάτω και ένα άνω κουάρκ, αρκετό μυστήριο περιβάλλει ακόμα αυτό το σωματίδιο.

Το κινεζικό εργαστήριο BESIII (Beijing Electron Positron Collider) ερεύνησε περαιτέρω το Zc(3900), υπολογίζοντας δυο σημαντικές κβαντικές παραμέτρους του σωματιδίου – το σπιν και την ομοτιμία.

Οι πρώτες παρατηρήσεις του Zc(3900) έγιναν το 2013 στο BESIII, και ανεξάρτητα στο ιαπωνικό εργαστήριο Belle (στον επιταχυντή High Energy Accelerator Research Organization της Tsukuba).

Και τα δυο πειράματα ανίχνευσαν την υπογραφή του νέου σωματιδίου στις συγκρούσεις ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, διαμέσου της ανίχνευσης του μεσονίου J∕ψ και δυο πιονίων. Έκτοτε, το πείραμα BESIII ανίχνευσε ακόμη ένα τετρακουάρκ, με μάζα 3885 MeV∕c2, σε συγκρούσεις ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων μέσα από την ανίχνευση μεσονίων D.

Με τόσο μικρή διαφορά μάζας, προκύπτει μια πολύ εύλογη ερώτηση:
μπορεί το σωματίδιο Zc(3885) να ταυτίζεται με το σωματίδιο Zc(3900);

Για να απαντηθεί το ερώτημα αυτό αρκεί να συγκρίνουμε το σπιν και την ομοτιμία των σωματιδίων. Οι φυσικοί του πειράματος BESIII συνέλλεξαν πάνω από 6000 γεγονότα από τα δεδομένα που πληρούν τα κριτήρια του σωματιδίου Zc(3900) και πραγματοποιώντας την αποκαλούμενη ανάλυση μερικών κυμάτων, συνέκριναν τα επιλεγμένα γεγονότα με προσομοιώσεις για σωματίδια με διαφορετικές τιμές ομοτιμίας και σπιν.

Η προσομοίωση με σπιν 1 και άρτια ομοτιμία έδωσε την καλύτερη προσαρμογή στα πειραματικά δεδομένα, που σημαίνει ότι το σωματίδιο Zc(3900) έχει το ίδιο σπιν και ομοτιμία με το Zc(3885), του οποίου οι παράμετροι είχαν μετρηθεί προηγουμένως.

Το αποτέλεσμα αυτό στηρίζει την υπόθεση ότι τα δυο σωματίδια στην πραγματικότητα ταυτίζονται.

πηγή: https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.119.072001

Ετικέτα: