A J-PARC részecskegyorsítónál dolgozó fizikusokJapán először szintetizálta a Λ(1405) barionrezonanciát egy negatív töltésű kaon és egy proton kombinálásával. A tanulmány tisztázza ennek az instabil részecske tulajdonságait és tömegét. A tudósok szerint a Λ(1405) további elemzése segít megmagyarázni a szupersűrű neutroncsillagok belső szerkezetét.
Az anyagfejlődés és a barionrezonancia sematikus ábrázolása Λ(1405). Kép: Hiroyuki Noumi
A részecskefizika szabványos modelljeúgy véli, hogy minden anyag alapvető kvantumterekből áll, amelyek kvantumai 6 lepton, 6 kvark és a hozzájuk tartozó antirészecskék. A kvarkok általában nem léteznek külön-külön, hanem két és három csoportba kapcsolódnak, és hadronokat képeznek, például protonokat és neutronokat. Ebben a modellben a rezonancia a hadronok rövid életű gerjesztett állapota.
A fizikusok tanultakbarion rezonancia Λ(1405). De az évekig tartó kutatás ellenére ennek a rezonanciának a szokatlan tulajdonságait nehéz megmagyarázni. Például nem világos, hogy miért ennek a legkönnyebb tömege a negatív paritású barionok közül, bár tartalmaz egy nehezebb furcsa kvarkot – jegyzik meg a kutatók.
E kérdések megválaszolására a fizikusok végeztekrészecskegyorsító kutatás. A kísérlet során negatív töltésű kaonokat vagy K-mezonokat (egy furcsa kvarkból és egy up antikvarkból álló hadronokat) lőttek egy deutérium célpontra, amelyek mindegyikében egy proton és egy neutron volt. A sikeres reakció során a K-mezon kiütött egy neutront, majd egyesült egy protonnal, létrehozva a Λ(1405) rezonanciát.
A Λ(1405) megszerzésének sémája. Kép: Hiroyuki Noumi
A fizikusok a bomlástermékek elemzésével mértekkomplex tömeg Λ(1405). A kutatók megjegyzik, hogy a K-mezon és a proton kötött állapotának kialakulása csak azért volt lehetséges, mert a neutron elvitte az energia egy részét.
A vizsgálat eredményei megerősítik, hogy Λ(1405)egy szokatlan állapot, amely öt összetevőből - négy kvarkból és egy antikvarkból - alakul ki. A legjobban egy K-mezon ideiglenes kötött állapotának tekinthető, amely egy furcsa kvarkból és egy fel kvarkból, valamint egy protonból áll, amely két felfelé és egy lefelé kvarkot tartalmaz.
A fizikusok rámutatnak arra, hogy a barionok jobb megértéseA rezonancia segít pontosabban leírni a neutroncsillagok magjában található ultra-nagy sűrűségű anyag tulajdonságait, valamint az Univerzum kialakulásának folyamatait röviddel az Ősrobbanás után.
Olvass tovább:
A Föld magja hamarosan más irányba fog forogni
Nézze meg, ahogy a hidrogén-szuperjacht 75 csomós sebességgel "repül" a víz felett
A Tejútrendszer abnormálisan nagy a galaktikus filamentumához képest
A borítón: J-PARC protongyorsító. Kép: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, a Wikimedia Commons-on keresztül