Η ανίχνευση μιας διεγερμένης κατάστασης του μεσονίου Bc

Posted on 03/04/2019

0


Η κβαντική χρωμοδυναμική (QCD) είναι αυτή τη στιγμή η καλύτερη περιγραφή για το πως αλληλεπιδρούν τα κουάρκ διαμέσου της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, προς τον σχηματισμό βαρυονίων (σωματίδια αποτελούμενα από τρία κουάρκ, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια) και μεσονίων (σωματίδια αποτελούμενα από ζεύγη κουάρκ-αντικουάρκ).

Οι προβλέψεις της QCD ενώ επαληθεύονται στα πειράματα με χαμηλές ενέργειες, δεν έχουν ελεγχθεί πλήρως σε συνδυασμούς πιο βαρύτερων κουάρκ. Η ανάλυση μεγάλου όγκου δεδομένων από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN ανέδειξε την υπογραφή δυο διαφορετικών καταστάσεων ενός σωματιδίου που συνίσταται από βαρύτερα κουάρκ. Το σωματίδιο είναι το μεσόνιο Βc+, το οποίο συνίσταται από ένα ζεύγος κουάρκ πυθμένα και ένα γοητευτικό αντικουάρκ ή ένα ζεύγος αντικουάρκ πυθμένα με ένα γοητευτικό κουάρκ.

Τα μεσόνια υπάρχουν σε διάφορες διεγερμένες καταστάσεις που καθορίζονται από το σπιν και την τροχιακή στροφορμή των κουάρκ που τα αποτελούν. Πριν από δυο δεκαετίες οι φυσικοί του επιταχυντή Tevatron στο Fermilab παρατήρησαν την θεμελιώδη κατάσταση του Βc, η οποία αναμένονταν να είναι η πρώτη από πολλές δυνατές καταστάσεις. Οι έρευνες που ακολούθησαν είχαν μικτά αποτελέσματα: ένας ανιχνευτής στον LHC ανίχνευσε κάτι που έμοιαζε με διεγερμένη κατάσταση του Βc, ενώ ένας άλλος σε παρόμοιο εύρος ενεργειών όχι. Τώρα η ερευνητική ομάδα του CMS στο CERN επιβεβαίωσε το προηγούμενο θετικό αποτέλεσμα και έχει αναλύσει το παρατηρούμενο σήμα σε ένα ζεύγος κοντινών διεγερμένων καταστάσεων.

Το μεσόνιο Βc συνδυάζει ένα βαρύ κουάρκ (ή αντικουάρκ) με έναν ελαφρύτερο σύντροφο και οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι ιδιότητές του πρέπει να είναι μεταξύ των ιδιοτήτων των μεσονίων που περιέχουν ελαφρά συστατικά και των ιδιοτήτων των μεσονίων με βαριά κουάρκ. Ωστόσο, λεπτομερείς προβλέψεις είναι δύσκολες αφού η ασύμμετρη κατανομή της μάζας μπορεί να κάνει κάποιες προσεγγίσεις αναληθείς.

Πάντως ο χαρακτηρισμός των διεγερμένων καταστάσεων του σωματιδίου σημαίνει ότι κάποια μοντέλα QCD μπορούν τώρα να δοκιμαστούν, κάτι που θα βοηθήσει την κατανόηση της δυναμικής των κουάρκ.

πηγή: https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.122.132001https://arxiv.org/abs/1904.00081

Ετικέτα: ,