Фізики, що працюють на прискорювачі частинок J-PARCЯпонії, вперше синтезували баріонний резонанс Λ(1405), об'єднавши негативно заряджений каон та протон. Дослідження уточнює властивості цієї нестабільної частки та її масу. Подальший аналіз Λ(1405) допоможе пояснити внутрішню структуру надщільних нейтронних зірок, вважають вчені.
Схематичне зображення еволюції матерії та баріонного резонансу Λ(1405). Зображення: Hiroyuki Noumi
Стандартна модель фізики елементарних частиноквважає, що вся речовина складається з фундаментальних квантових полів, квантами яких виступають 6 лептонів, 6 кварків та відповідні їм античастинки. Як правило, кварки не існують окремо, а об'єднуються в групи по двоє та по три, утворюючи адрони, наприклад, протони та нейтрони. Резонансом у цій моделі називають короткоживучий збуджений стан адронів.
Фізики протягом тривалого часу вивчаютьбаріонний резонанс Λ(1405). Але незважаючи на роки досліджень, незвичайні властивості цього резонансу важко пояснити. Наприклад, незрозуміло, чому він має найлегшу масу серед баріонів з негативною парністю, хоча містить важчий дивний кварк, зазначають дослідники.
Щоб відповісти на ці питання, фізики провелидослідження у прискорювачі частинок. У процесі експерименту негативно заряджені каони або K—-мезони (адрони, що складаються з одного дивного кварка і верхнього антикварка) вистрілювалися в дейтерієву мішень, кожна з яких мала по одному протону і одному нейтрону. У успішній реакції K—-мезон вибив нейтрон, а потім злився з протоном, створивши резонанс Λ(1405).
Схема отримання Λ(1405). Зображення: Hiroyuki Noumi
Аналізуючи продукти розпаду, фізики виміряликомплексну масу Λ(1405). Дослідники відзначають, що утворення пов'язаного стану K-мезону та протону були можливі лише тому, що нейтрон забирав частину енергії.
Результати дослідження підтверджують, що Λ(1405)— це незвичайний стан, сформований із п'яти компонентів — чотирьох кварків та одного антикварка. При цьому його найкраще розглядати як тимчасовий пов'язаний стан K-#мезону, що складається з дивного кварка і верхнього антикварка, і протона, що містить два верхні кварки і один нижній кварк.
Фізики відзначають, що найкраще розуміння баріонногоРезонанс допоможе точніше описати властивості речовини надвисокої щільності, яка існує в ядрі нейтронної зірки, а також процеси формування Всесвіту невдовзі після Великого вибуху.
Читати далі:
Ядро Землі скоро обертатиметься в іншому напрямку
Подивіться на водневу суперяхту, що «літає» над водою зі швидкістю 75 вузлів.
Чумацький Шлях виявився аномально великим для своєї галактичної нитки
На обкладинці: протонний прискорювач J-PARC. Зображення: Patrick Dep, CC BY-SA 2.0, через Вікісклад