Fyzici pracující na urychlovači částic J-PARC vJaponsko poprvé syntetizovalo baryonovou rezonanci Λ(1405) kombinací záporně nabitého kaonu a protonu. Studie objasňuje vlastnosti této nestabilní částice a její hmotnost. Další analýza Λ(1405) pomůže vysvětlit vnitřní strukturu superhustých neutronových hvězd, říkají vědci.
Schematické znázornění vývoje hmoty a baryonové rezonance Λ(1405). Obrázek: Hiroyuki Noumi
Standardní model částicové fyzikyvěří, že veškerá hmota se skládá ze základních kvantových polí, jejichž kvanta jsou 6 leptonů, 6 kvarků a jim odpovídajících antičástic. Kvarky zpravidla neexistují odděleně, ale jsou spojeny ve skupinách po dvou a třech a tvoří hadrony, například protony a neutrony. Rezonance v tomto modelu je krátkodobý excitovaný stav hadronů.
Fyzici studovalibaryonová rezonance Λ(1405). Ale navzdory letům výzkumu je obtížné vysvětlit neobvyklé vlastnosti této rezonance. Není například jasné, proč má nejlehčí hmotnost mezi baryony se zápornou paritou, ačkoli obsahuje těžší podivný kvark, poznamenávají vědci.
Aby na tyto otázky odpověděli, provedli fyzici studii v urychlovači částic.V experimentu byly záporně nabité kaony nebo K-mezony (hadrony skládající se z jednoho podivného kvarku a jednoho antikvarku up) vystřeleny na deuteriový terč, z nichž každý měl jeden proton a jeden neutron.Při úspěšné reakci K-mezon vyrazil neutron a poté se spojil s protonem, čímž vznikla rezonance Λ(1405).
Schéma pro získání Λ(1405). Obrázek: Hiroyuki Noumi
Fyzici měřili analýzou produktů rozpadukomplexní hmotnost Λ(1405). Vědci poznamenávají, že vytvoření vázaného stavu K-mezonu a protonu bylo možné pouze proto, že neutron odnesl část energie.
Výsledky studie potvrzují, že Λ(1405)je neobvyklý stav tvořený pěti komponentami – čtyřmi kvarky a jedním antikvarkem. Nejlépe je vidět jako dočasný vázaný stav mezonu K, který se skládá z podivného kvarku a kvarku up a protonu, který obsahuje dva kvarky up a jeden down kvark.
Fyzici poukazují na to, že lepší porozumění baryonurezonance pomůže přesněji popsat vlastnosti hmoty s ultravysokou hustotou, která existuje v jádru neutronové hvězdy, a také procesy formování vesmíru krátce po velkém třesku.
Přečtěte si více:
Zemské jádro se brzy bude točit jiným směrem
Sledujte, jak vodíková superjachta „létá“ nad vodou rychlostí 75 uzlů
Mléčná dráha je na své galaktické vlákno abnormálně velká
Na obálce: protonový urychlovač J-PARC. Obrázek: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, prostřednictvím Wikimedia Commons