J-PARC 입자 가속기에서 일하는 물리학자들일본은 처음으로 음전하를 띤 카온과 양성자를 결합하여 바리온 공명 Λ(1405)를 합성했습니다. 이 연구는 이 불안정한 입자와 그 질량의 특성을 명확히 합니다. Λ(1405)에 대한 추가 분석은 초밀도 중성자별의 내부 구조를 설명하는 데 도움이 될 것이라고 과학자들은 말합니다.
물질의 진화와 바리온 공명의 도식적 표현 Λ(1405). 이미지: 노우미 히로유키
입자물리학의 표준모형모든 물질은 기본 양자장으로 구성되어 있으며 그 양자는 6개의 경입자, 6개의 쿼크 및 이에 상응하는 반입자로 구성되어 있다고 믿습니다. 일반적으로 쿼크는 별도로 존재하지 않지만 2개와 3개의 그룹으로 결합되어 하드론(예: 양성자 및 중성자)을 형성합니다. 이 모델의 공명은 하드론의 단기 여기 상태입니다.
물리학자들이 연구한바리온 공명 Λ(1405). 그러나 수년간의 연구에도 불구하고 이 공명의 특이한 특성은 설명하기 어렵습니다. 예를 들어, 더 무거운 이상한 쿼크를 포함하고 있지만 음의 패리티 바리온 중에서 가장 가벼운 질량을 갖는 이유는 명확하지 않다고 연구원들은 지적합니다.
이러한 질문에 답하기 위해 물리학자들은입자가속기 연구. 실험 중에 음전하를 띤 카온 또는 K-메손(하나의 이상한 쿼크와 하나의 업 반쿼크로 구성된 하드론)을 각각 하나의 양성자와 하나의 중성자를 갖는 중수소 타겟에 발사했습니다. 성공적인 반응에서 K 중간자는 중성자를 제거한 다음 양성자와 합쳐져 Λ(1405) 공명을 생성합니다.
Λ(1405)를 얻기 위한 방안. 이미지: 노우미 히로유키
붕괴 생성물을 분석함으로써 물리학자들은복소 질량 Λ(1405). 연구자들은 K-meson과 양성자의 결합 상태의 형성이 오직 중성자가 에너지의 일부를 가져갔기 때문에 가능했다는 점에 주목합니다.
연구 결과는 Λ(1405)4개의 쿼크와 1개의 반쿼크 등 5개의 구성 요소로 구성된 특이한 상태입니다. 이는 기묘 쿼크와 업 쿼크로 구성된 K 중간자와 업 쿼크 2개와 다운 쿼크 1개로 구성된 양성자의 일시적인 결합 상태로 가장 잘 볼 수 있습니다.
물리학자들은 중입자에 대한 더 나은 이해가공명은 중성자별의 핵에 존재하는 초고밀도 물질의 특성과 빅뱅 직후 우주가 형성되는 과정을 보다 정확하게 설명하는 데 도움이 될 것입니다.
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표지: J-PARC 양성자 가속기. 이미지: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, Wikimedia Commons를 통해