Fyzici pracujúci na urýchľovači častíc J-PARC vJaponsko po prvýkrát syntetizovalo baryónovú rezonanciu Λ(1405) kombináciou záporne nabitého kaónu a protónu. Štúdia objasňuje vlastnosti tejto nestabilnej častice a jej hmotnosť. Ďalšia analýza Λ(1405) pomôže vysvetliť vnútornú štruktúru superhustých neutrónových hviezd, tvrdia vedci.
Schematické znázornenie vývoja hmoty a baryónovej rezonancie Λ(1405). Obrázok: Hiroyuki Noumi
Štandardný model časticovej fyzikyverí, že všetka hmota pozostáva zo základných kvantových polí, ktorých kvantá sú 6 leptónov, 6 kvarkov a im zodpovedajúce antičastice. Kvarky spravidla neexistujú oddelene, ale sú kombinované v skupinách po dvoch a troch a tvoria hadróny, napríklad protóny a neutróny. Rezonancia v tomto modeli je krátkodobý excitovaný stav hadrónov.
Fyzici študovalibaryónová rezonancia Λ(1405). Ale napriek dlhoročnému výskumu je ťažké vysvetliť nezvyčajné vlastnosti tejto rezonancie. Napríklad nie je jasné, prečo má najľahšiu hmotnosť medzi baryónmi so zápornou paritou, hoci obsahuje ťažší podivný kvark, poznamenávajú vedci.
Ak chcete odpovedať na tieto otázky, fyzici vykonalivýskum v urýchľovači častíc. Počas experimentu boli negatívne nabité kaóny alebo K-mezóny (hadróny pozostávajúce z jedného podivného kvarku a up antikvaru) vystrelené na deutérium, z ktorých každý mal jeden protón a jeden neutrón. V úspešnej reakcii mezón K vyrazil neutrón a potom sa spojil s protónom, čím sa vytvorila rezonancia Λ (1405).
Schéma na získanie Λ(1405). Obrázok: Hiroyuki Noumi
Fyzici merali pomocou analýzy produktov rozpadukomplexná hmotnosť Λ(1405). Vedci poznamenávajú, že vytvorenie viazaného stavu K-mezónu a protónu bolo možné len preto, že neutrón odniesol časť energie.
Výsledky štúdie potvrdzujú, že Λ(1405)je neobvyklý stav tvorený piatimi komponentmi – štyrmi kvarkami a jedným antikvarkom. Najlepšie sa naň pozerá ako na dočasný viazaný stav mezónu K, ktorý pozostáva z podivného kvarku a kvarku up a protónu, ktorý obsahuje dva kvarky up a jeden down kvark.
Fyzici poukazujú na to, že lepšie pochopenie baryonrezonancia pomôže presnejšie opísať vlastnosti hmoty s ultra vysokou hustotou, ktorá existuje v jadre neutrónovej hviezdy, ako aj procesy formovania vesmíru krátko po veľkom tresku.
Čítaj viac:
Zemské jadro sa čoskoro bude točiť iným smerom
Sledujte, ako vodíková superjachta „letí“ nad vodou rýchlosťou 75 uzlov
Mliečna dráha je na svoje galaktické vlákno abnormálne veľká
Na obale: protónový urýchľovač J-PARC. Obrázok: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, prostredníctvom Wikimedia Commons