Fizicienii care lucrează la acceleratorul de particule J-PARC înJaponia a sintetizat pentru prima dată rezonanța barionică Λ(1405) combinând un kaon încărcat negativ și un proton. Studiul clarifică proprietățile acestei particule instabile și masa ei. O analiză ulterioară a lui Λ(1405) va ajuta la explicarea structurii interne a stelelor neutronice superdense, spun oamenii de știință.
Reprezentarea schematică a evoluției materiei și a rezonanței barionului Λ(1405). Imagine: Hiroyuki Noumi
Modelul standard al fizicii particulelorconsideră că toată materia constă din câmpuri cuantice fundamentale, ale căror cuante sunt 6 leptoni, 6 cuarci și antiparticulele corespunzătoare. De regulă, quarcii nu există separat, ci sunt combinați în grupuri de doi și trei, formând hadroni, de exemplu, protoni și neutroni. O rezonanță în acest model este o stare excitată de scurtă durată a hadronilor.
Fizicienii au studiatrezonanță barionică Λ(1405). Dar, în ciuda anilor de cercetări, proprietățile neobișnuite ale acestei rezonanțe sunt greu de explicat. De exemplu, nu este clar de ce are cea mai ușoară masă dintre barionii cu paritate negativă, deși conține un quarc ciudat mai greu, notează cercetătorii.
Pentru a răspunde la aceste întrebări, fizicienii au conduscercetarea acceleratorului de particule. În timpul experimentului, kaonii sau mezonii K încărcați negativ (hadronii constând dintr-un cuarc ciudat și un antiquarc up) au fost împușcați într-o țintă de deuteriu, fiecare având un proton și un neutron. Într-o reacție de succes, mezonul K a eliminat un neutron și apoi a fuzionat cu un proton, creând rezonanța Λ(1405).
Schema de obținere a Λ(1405). Imagine: Hiroyuki Noumi
Analizând produsele de descompunere, fizicienii au măsuratmasa complexă Λ(1405). Cercetătorii observă că formarea unei stări legate a mezonului K și a protonului a fost posibilă doar pentru că neutronul a transportat o parte din energie.
Rezultatele studiului confirmă faptul că Λ(1405)este o stare neobișnuită formată din cinci componente - patru quarci și un antiquarc. Cel mai bine este privit ca o stare temporară legată a unui mezon K, constând dintr-un cuarc ciudat și un cuarc up și un proton, care conține doi cuarci up și unul down.
Fizicienii subliniază că o mai bună înțelegere a barioniculuirezonanța va ajuta la descrierea mai precisă a proprietăților materiei cu densitate ultra-înaltă care există în miezul unei stele neutronice, precum și a proceselor de formare a Universului la scurt timp după Big Bang.
Citeste mai mult:
Miezul Pământului se va învârti în curând într-o altă direcție
Urmăriți superyacht-ul cu hidrogen „zburând” deasupra apei la 75 de noduri
Calea Lactee este anormal de mare pentru filamentul său galactic
Pe copertă: accelerator de protoni J-PARC. Imagine: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, prin Wikimedia Commons