الفيزيائيون العاملون في مسرع الجسيمات J-PARC فيصنعت اليابان لأول مرة رنين الباريون Λ (1405) من خلال الجمع بين كاون سالب الشحنة وبروتون. توضح الدراسة خصائص هذا الجسيم غير المستقر وكتلته. يقول العلماء إن مزيدًا من التحليل لـ Λ (1405) سيساعد في تفسير البنية الداخلية للنجوم النيوترونية فائقة الكثافة.
تمثيل تخطيطي لتطور المادة ورنين الباريون Λ (1405). الصورة: هيرويوكي نومي
النموذج القياسي لفيزياء الجسيماتيعتقد أن كل المادة تتكون من حقول كمومية أساسية ، وكمياتها 6 لبتونات و 6 كواركات وجسيماتها المضادة المقابلة. كقاعدة عامة ، لا توجد الكواركات بشكل منفصل ، ولكن يتم تجميعها في مجموعات من اثنين وثلاثة ، وتشكل الهادرونات ، على سبيل المثال ، البروتونات والنيوترونات. الصدى في هذا النموذج هو حالة من الهدرونات متحمسة قصيرة العمر.
كان علماء الفيزياء يدرسونصدى الباريون Λ (1405). لكن على الرغم من سنوات البحث ، يصعب تفسير الخصائص غير العادية لهذا الرنين. على سبيل المثال ، لم يتضح سبب احتوائه على أخف كتلة بين باريونات التكافؤ السالب ، على الرغم من احتوائه على كوارك غريب أثقل ، كما لاحظ الباحثون.
للإجابة على هذه الأسئلة، أجرى الفيزيائيونأبحاث مسرع الجسيمات. أثناء التجربة، تم إطلاق كاونات سالبة الشحنة أو ميزونات K (هادرونات تتكون من كوارك غريب وكوارك علوي مضاد) على هدف الديوتيريوم، وكان لكل منها بروتون واحد ونيوترون واحد. في تفاعل ناجح، قام الميزون K بإخراج نيوترون ثم اندمج مع بروتون، مما أدى إلى خلق الرنين Λ(1405).
مخطط الحصول على Λ (1405). الصورة: هيرويوكي نومي
من خلال تحليل نواتج الاضمحلال ، قام الفيزيائيون بالقياسكتلة معقدة Λ (1405). لاحظ الباحثون أن تكوين حالة مرتبطة بـ K-meson والبروتون كان ممكنًا فقط لأن النيوترون حمل بعض الطاقة.
تؤكد نتائج الدراسة أن Λ(1405)هي حالة غير عادية تتكون من خمسة مكونات - أربعة كواركات وكوارك مضاد واحد. من الأفضل النظر إليها على أنها حالة مرتبطة مؤقتة للميزون K، الذي يتكون من كوارك غريب وكوارك علوي، وبروتون يحتوي على كواركين علويين وكوارك سفلي واحد.
يشير الفيزيائيون إلى أن الفهم الأفضل للباريونيكسيساعد الرنين في وصف خصائص المادة فائقة الكثافة الموجودة في قلب النجم النيوتروني بدقة أكبر ، وكذلك عمليات تكوين الكون بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم.
قراءة المزيد:
ستدور نواة الأرض قريبًا في اتجاه مختلف
شاهد يخت الهيدروجين العملاق "يطير" فوق الماء بسرعة 75 عقدة
مجرة درب التبانة كبيرة بشكل غير طبيعي بسبب خيوطها المجرية
على الغلاف: مسرع البروتون J-PARC. الصورة: باتريك ديب ، CC BY-SA 2.0 ، عبر ويكيميديا كومنز