Το 1974, η ανακάλυψη του μεσονίου J/ψ πυροδότησε μια επανάσταση στη σωματιδιακή φυσική (την «Επανάσταση του Νοέμβρη»). Οι μελέτες αυτού του νέου, σύνθετου σωματιδίου απέδειξαν ότι υπήρχαν περισσότεροι από τρεις τύπους κουάρκ και παρείχαν τον ακρογωνιαίο λίθο για το σύγχρονο Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής. Όμως, σχεδόν 50 χρόνια μετά, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα σχετικά με το πώς παράγονται τα μεσόνια J/ψ στους επιταχυντές αδρονίων, όπως ο LHC.

Τι είναι ένα μεσόνιο J/ψ; Στη σωματιδιακή φυσική, οι δεσμευμένες καταστάσεις ενός κουάρκ και ενός αντικουάρκ του ίδιου τύπου είναι συλλογικά γνωστές ως κουαρκόνια. Είναι τα ανάλογα του ατόμου υδρογόνου στην κβαντική χρωμοδυναμική QCD (Quantum Chromodynamics), με κάθε νέα κατάσταση να αντιστοιχεί σε διαφορετικό ενεργειακό επίπεδο. Οι δεσμιες καταστάσεις των γοητευτικών κουάρκ είναι γνωστές ως charmonium, όπου με J/ψ συμβολίζεται η θεμελιώδης κατάσταση του charmonium και με ψ(2S) η πρώτη διεγερμένη κατάσταση.

Σε συγκρούσεις υψηλής ενέργειας, οι καταστάσεις του charmonium μπορούν να παραχθούν είτε από τις βραχύβιες πηγές QCD («ταχεία» παραγωγή) είτε από (σχετικά) μακρόβιες διασπάσεις των Β-αδρονίων («μη άμεση» παραγωγή). Ενώ οι θεωρητικοί έχουν μια λογική κατανόηση του τελευταίου μηχανισμού παραγωγής, δεν έχουν ακόμη κατανοήσει πλήρως την παραγωγή J/ψ απευθείας από την πρωτογενή αλληλεπίδραση πρωτονίου-πρωτονίου. Αυτό είναι ένα ζήτημα στο οποίο οι πειραματιστές μπορούν να ρίξουν φως.

Το πείραμα ATLAS μέτρησε την πιθανότητα παραγωγής των δυο καταστάσεων του charmonium, J/ψ και ψ(2S), παρέχοντας έτσι νέα δεδομένα για τη διατύπωση και τον έλεγχο θεωρητικών μοντέλων.

Για να καταλήξουν στο νέο τους αποτέλεσμα, οι φυσικοί του ATLAS εξέτασαν το πλήρες σύνολο δεδομένων του LHC που συλλέχθηκαν από το 2015 έως το 2018, μελετώντας τις διασπάσεις του charmonium σε ένα ζεύγος μιονίου-αντιμιονίου. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν ήδη με ορισμένες θεωρητικές προβλέψεις:

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: ATLAS gains momentum in study of charmonium

Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ, LHC

Ετικέτες: ATLAS, PHYSICS