Come parte di un progetto per studiare le particelle al Large Hadron Collider, gli scienziati hanno scoperto una particella completamente nuova: un tetraquark doppiamente incantato. La particella ha ricevuto questo nome a causa del fatto che consiste di due quark charmed e due antiquark leggeri, superiore e inferiore. La scoperta è stata annunciata in una conferenza della European Physical Society, scienziati dell'Istituto di Fisica Nucleare intitolato a G.I. Budker (sezione siberiana dell'Accademia russa delle scienze, Novosibirsk).
Inizialmente, si credeva che gli adroni potessero consistere di due quark, che formano un mesone in una coppia quark-antiquark, o di tre quark, che formano un barione (ad esempio, un protone o un neutrone). Tuttavia, circa 50 anni fa, quando il modello a quark era ancora in fase di creazione, il suo autore Murray Gell-Mann predisse che potevano esistere particelle più complesse. Tali particelle non si adattavano al modello tradizionale, quindi furono chiamate esotiche. Le particelle esotiche appaiono a causa dell'incorporazione di una coppia quark-antiquark in una struttura mesonica o barionica.
Per molto tempo questa ipotesi è rimasta solo una teoria, fino a quando nel 2014, durante l'esperimento LHCb al Large Hadron Collider, gli scienziati hanno potuto osservare il primo tetraquark. Nel 2015 è stata annunciata la scoperta del pentaquark. Finora sono stati scoperti in totale quattro pentaquark e una ventina di tetraquark.
Tutti i tetraquark scoperti e confermati finora hanno avuto un fascino nascosto. Il fascino è un numero quantico che riflette uno dei tipi di quark o leptoni: i profumi. Il fascino nascosto significa che includevano diverse combinazioni di quark, ma in ogni caso queste combinazioni includevano sempre un quark charmato e un antiquark charmato. L'unicità della nuova particella risiede nel fatto che è costituita da due quark incantati (c-quark), relativamente pesanti, con una massa dell'ordine di un gigaelettronvolt, paragonabile alla massa di un protone, oltre a due antiquark u e d leggeri, la loro massa è inferiore di tre ordini di grandezza, si misura in unità di megaelettronvolt. A causa della presenza di due quark incantati, la nuova particella è stata denominata Tcc +. La T sta per tetraquark e la cc sta per due quark incantati.
Come parte dello studio, gli scienziati hanno analizzato i dati raccolti nella prima e nella seconda stagione del collisore dal 2011 al 2018. Sulla base dei risultati dell'analisi dei dati sperimentali, è stato possibile registrare circa duecento eventi della produzione di particelle Tcc+. La sua scoperta è stata confermata con un significato di 10 deviazioni standard, il che significa che la probabilità di una fluttuazione casuale che gli scienziati potrebbero scambiare per un segnale è praticamente eliminata.
Un altro punto notevole è la larghezza di decadimento relativamente stretta di una nuova particella, è di circa 0,5 MeV con valori tipici di decine e persino centinaia di MeV. In altre parole, Tcc + esiste ordini di grandezza più lunghi di strutture quantistiche simili, il che lo rende l'adrone esotico più stabile. E infine, i prodotti di decadimento del nuovo tetraquark sono relativamente facili da rilevare, il che, data l'elevata stabilità della particella, faciliterà misurazioni accurate delle sue proprietà.
La scoperta di un tetraquark doppiamente incantato aiuterà nella scoperta di un'altra particella così esotica - un tetraquark doppiamente affascinante, che invece di due quark incantati (c-quark) contiene due adorabili quark (b-quark). In teoria, una tale particella non sarà praticamente in grado di decadere in base ai meccanismi di interazione forte, poiché la sua massa sarà inferiore alla massa dei prodotti di decadimento. Decade in un'interazione debole. In altre parole, la sua durata aumenterà di diversi ordini di grandezza rispetto allo stabile Tcc +.
2021-07-29 18:40:26
Autore: Vitalii Babkin