Физиците, работещи в ускорителя на частици J-PARC вЯпония за първи път синтезира барионния резонанс Λ(1405) чрез комбиниране на отрицателно зареден каон и протон. Изследването изяснява свойствата на тази нестабилна частица и нейната маса. Допълнителен анализ на Λ(1405) ще помогне да се обясни вътрешната структура на свръхплътните неутронни звезди, казват учените.
Схематично представяне на еволюцията на материята и барионния резонанс Λ(1405). Изображение: Хироюки Нуми
Стандартен модел на физиката на елементарните частицивярва, че цялата материя се състои от фундаментални квантови полета, чиито кванти са 6 лептона, 6 кварка и съответните им античастици. По правило кварките не съществуват отделно, а се обединяват в групи от по два и три, образувайки адрони, например протони и неутрони. Резонансът в този модел е краткотрайно възбудено състояние на адроните.
Физиците са училибарионен резонанс Λ(1405). Но въпреки годините на изследвания, необичайните свойства на този резонанс са трудни за обяснение. Например, не е ясно защо има най-леката маса сред барионите с отрицателен паритет, въпреки че съдържа по-тежък странен кварк, отбелязват изследователите.
За да отговорят на тези въпроси, физиците проведохаизследване на ускорителя на частици. По време на експеримента отрицателно заредени каони или K-мезони (адрони, състоящи се от един странен кварк и един антикварк) бяха изстреляни в деутериева мишена, всяка от които имаше един протон и един неутрон. При успешна реакция K-мезонът нокаутира неутрон и след това се слива с протон, създавайки резонанс Λ(1405).
Схема за получаване на Λ(1405). Изображение: Хироюки Нуми
Чрез анализиране на продуктите на разпадане, физиците са измериликомплексна маса Λ(1405). Изследователите отбелязват, че образуването на свързано състояние на K-мезона и протона е било възможно само защото неутронът е отнесъл част от енергията.
Резултатите от изследването потвърждават, че Λ(1405)е необичайно състояние, образувано от пет компонента - четири кварка и един антикварк. Най-добре се разглежда като временно свързано състояние на K мезон, състоящ се от странен кварк и горен кварк, и протон, съдържащ два горни кварка и един низходящ кварк.
Физиците посочват, че по-доброто разбиране на барионнитерезонансът ще помогне да се опишат по-точно свойствата на материята със свръхвисока плътност, която съществува в ядрото на неутронна звезда, както и процесите на формиране на Вселената малко след Големия взрив.
Прочетете още:
Ядрото на Земята скоро ще се върти в различна посока
Гледайте как водородната суперяхта „лети“ над водата със 75 възела
Млечният път е необичайно голям за своята галактическа нишка
На корицата: протонен ускорител J-PARC. Изображение: Патрик Деп, CC BY-SA 2.0, чрез Wikimedia Commons