Φυσικοί που εργάζονται στον επιταχυντή σωματιδίων J-PARC στοΗ Ιαπωνία, για πρώτη φορά συνέθεσε τον συντονισμό βαρυονίου Λ(1405) συνδυάζοντας ένα αρνητικά φορτισμένο καόνι και ένα πρωτόνιο. Η μελέτη αποσαφηνίζει τις ιδιότητες αυτού του ασταθούς σωματιδίου και τη μάζα του. Περαιτέρω ανάλυση του Λ(1405) θα βοηθήσει να εξηγηθεί η εσωτερική δομή των υπερπυκνών αστέρων νετρονίων, λένε οι επιστήμονες.
Σχηματική αναπαράσταση της εξέλιξης της ύλης και συντονισμού βαρυονίου Λ(1405). Εικόνα: Hiroyuki Noumi
Τυποποιημένο μοντέλο φυσικής σωματιδίωνπιστεύει ότι όλη η ύλη αποτελείται από θεμελιώδη κβαντικά πεδία, τα κβάντα των οποίων είναι 6 λεπτόνια, 6 κουάρκ και τα αντίστοιχα αντισωματίδια τους. Κατά κανόνα, τα κουάρκ δεν υπάρχουν χωριστά, αλλά συνδυάζονται σε ομάδες των δύο και τριών, σχηματίζοντας αδρόνια, για παράδειγμα, πρωτόνια και νετρόνια. Ένας συντονισμός σε αυτό το μοντέλο είναι μια βραχύβια διεγερμένη κατάσταση αδρονίων.
Οι φυσικοί έχουν μελετήσειβαρυονικός συντονισμός Λ(1405). Όμως, παρά την πολυετή έρευνα, οι ασυνήθιστες ιδιότητες αυτού του συντονισμού είναι δύσκολο να εξηγηθούν. Για παράδειγμα, δεν είναι σαφές γιατί έχει την ελαφρύτερη μάζα μεταξύ των βαρυονίων αρνητικής ισοτιμίας, αν και περιέχει ένα βαρύτερο περίεργο κουάρκ, σημειώνουν οι ερευνητές.
Για να απαντήσουν σε αυτά τα ερωτήματα, οι φυσικοί διεξήγαγανέρευνα για επιταχυντές σωματιδίων. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, αρνητικά φορτισμένα καόνια ή Κ-μεσόνια (αδρόνια που αποτελούνται από ένα περίεργο κουάρκ και ένα αντικουάρκ επάνω) πυροβολήθηκαν σε έναν στόχο δευτερίου, καθένα από τα οποία είχε ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Σε μια επιτυχημένη αντίδραση, το μεσόνιο Κ έριξε ένα νετρόνιο και στη συνέχεια συγχωνεύθηκε με ένα πρωτόνιο, δημιουργώντας τον συντονισμό Λ(1405).
Σχέδιο λήψης Λ(1405). Εικόνα: Hiroyuki Noumi
Αναλύοντας προϊόντα αποσύνθεσης, οι φυσικοί έχουν μετρήσεισύνθετη μάζα Λ(1405). Οι ερευνητές σημειώνουν ότι ο σχηματισμός μιας δεσμευμένης κατάστασης του Κ-μεσονίου και του πρωτονίου ήταν δυνατός μόνο επειδή το νετρόνιο παρέσυρε μέρος της ενέργειας.
Τα αποτελέσματα της μελέτης επιβεβαιώνουν ότι η Λ(1405)είναι μια ασυνήθιστη κατάσταση που σχηματίζεται από πέντε συστατικά - τέσσερα κουάρκ και ένα αντικουάρκ. Θεωρείται καλύτερα ως μια προσωρινή δεσμευμένη κατάσταση ενός μεσονίου Κ, που αποτελείται από ένα παράξενο κουάρκ και ένα κουάρκ επάνω, και ένα πρωτόνιο, που περιέχει δύο up κουάρκ και ένα κάτω κουάρκ.
Οι φυσικοί επισημαίνουν ότι η καλύτερη κατανόηση του βαρυονικούο συντονισμός θα βοηθήσει στην ακριβέστερη περιγραφή των ιδιοτήτων της ύλης εξαιρετικά υψηλής πυκνότητας που υπάρχει στον πυρήνα ενός αστέρα νετρονίων, καθώς και των διαδικασιών σχηματισμού του Σύμπαντος λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Διαβάστε περισσότερα:
Ο πυρήνας της Γης σύντομα θα περιστρέφεται προς διαφορετική κατεύθυνση
Δείτε το σούπερ γιοτ υδρογόνου να «πετά» πάνω από το νερό με ταχύτητα 75 κόμβων
Ο Γαλαξίας είναι ασυνήθιστα μεγάλος για το γαλαξιακό του νήμα
Στο εξώφυλλο: J-PARC επιταχυντής πρωτονίων. Εικόνα: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, μέσω Wikimedia Commons