Fizičari koji rade na akceleratoru čestica J-PARC uJapan je po prvi put sintetizirao barionsku rezonancu Λ(1405) kombiniranjem negativno nabijenog kaona i protona. Studija pojašnjava svojstva ove nestabilne čestice i njenu masu. Daljnja analiza Λ(1405) pomoći će objasniti unutarnju strukturu supergustih neutronskih zvijezda, kažu znanstvenici.
Shematski prikaz evolucije materije i barionske rezonancije Λ(1405). Slika: Hiroyuki Noumi
Standardni model fizike česticavjeruje da se sva materija sastoji od fundamentalnih kvantnih polja, čiji su kvanti 6 leptona, 6 kvarkova i njihove odgovarajuće antičestice. Kvarkovi u pravilu ne postoje odvojeno, već su spojeni u skupine od dva i tri, tvoreći hadrone, na primjer, protone i neutrone. Rezonancija u ovom modelu je kratkotrajno pobuđeno stanje hadrona.
Fizičari su proučavalibarionska rezonancija Λ(1405). No unatoč godinama istraživanja, neobična svojstva te rezonancije teško je objasniti. Na primjer, nije jasno zašto ima najmanju masu među barionima negativnog pariteta, iako sadrži teži čudni kvark, primjećuju istraživači.
Kako bi odgovorili na ova pitanja, fizičari su proveliistraživanje akceleratora čestica. Tijekom eksperimenta, negativno nabijeni kaoni ili K-mezoni (hadroni koji se sastoje od jednog neobičnog kvarka i gornjeg antikvarka) ispaljeni su na metu deuterija, od kojih je svaki imao jedan proton i jedan neutron. U uspješnoj reakciji, K mezon je izbacio neutron i zatim se spojio s protonom, stvarajući Λ(1405) rezonanciju.
Shema za dobivanje Λ(1405). Slika: Hiroyuki Noumi
Analizirajući produkte raspada, fizičari su izmjerilisložena masa Λ(1405). Istraživači napominju da je formiranje vezanog stanja K-mezona i protona bilo moguće samo zato što je neutron odnio dio energije.
Rezultati istraživanja potvrđuju da je Λ(1405)je neobično stanje formirano od pet komponenti – četiri kvarka i jednog antikvarka. Najbolje ga je promatrati kao privremeno vezano stanje K mezona, koji se sastoji od čudnog kvarka i gornjeg kvarka, te protona, koji sadrži dva gornja kvarka i jedan donji kvark.
Fizičari ističu da bolje razumijevanje barionskogrezonancija će pomoći da se točnije opišu svojstva materije ultravisoke gustoće koja postoji u jezgri neutronske zvijezde, kao i procesi nastanka Svemira nedugo nakon Velikog praska.
Čitaj više:
Zemljina jezgra uskoro će se okretati u drugom smjeru
Pogledajte kako superjahta na vodik 'leti' nad vodom brzinom od 75 čvorova
Mliječni put je nenormalno velik za svoju galaktičku nit
Na naslovnici: J-PARC protonski akcelerator. Slika: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, putem Wikimedia Commons