Large Hadron Collider에서 입자를 연구하는 프로젝트의 일환으로 과학자들은 완전히 새로운 입자인 이중 매력의 테트라쿼크를 발견했습니다. 입자는 두 개의 매력 쿼크와 두 개의 가벼운 반쿼크로 구성되어 있기 때문에 이 이름을 얻었습니다. 이 발견은 G.I. Budker (노보시비르스크 러시아 과학 아카데미 시베리아 지부).
처음에는 강입자가 쿼크-반쿼크 쌍으로 중간자를 형성하는 두 개의 쿼크로 구성되거나 중입자(예: 양성자 또는 중성자)를 형성하는 세 개의 쿼크로 구성될 수 있다고 믿었습니다. 그러나 약 50년 전, 쿼크 모델이 아직 만들어지고 있을 때 이 모델의 저자인 머레이 겔만(Murray Gell-Mann)은 더 복잡한 입자가 존재할 수 있다고 예측했습니다. 이러한 입자는 전통적인 모델에 맞지 않아 이국적이라고 불렸습니다. 쿼크-반쿼크 쌍이 중간자 또는 바리온 구조에 결합되어 이국적인 입자가 나타납니다.
오랫동안 이 가설은 이론으로만 남아있었고, 2014년 Large Hadron Collider에서 LHCb 실험을 하는 동안 과학자들은 첫 번째 테트라쿼크를 관찰할 수 있었습니다. 2015년에 펜타쿼크의 발견이 발표되었습니다. 지금까지 총 4개의 펜타쿼크와 약 20개의 테트라쿼크가 발견되었습니다.
지금까지 발견되고 확인된 모든 테트라쿼크에는 숨겨진 매력이 있었습니다. 매력은 쿼크 또는 렙톤의 유형 중 하나인 향기를 반영하는 양자 수입니다. 숨겨진 매력이란 서로 다른 쿼크의 조합을 포함한다는 것을 의미하지만, 어쨌든 이러한 조합에는 항상 하나의 매력 쿼크와 하나의 매력 안티쿼크가 포함됩니다. 새로운 입자의 독창성은 양성자 질량에 필적하는 기가전자볼트 정도의 질량을 가진 비교적 무거운 두 개의 매력 쿼크(c-quark)와 가벼운 u- 및 d-반쿼크는 질량이 100배 더 작으며 메가전자볼트 단위로 측정됩니다. 두 개의 매력적인 쿼크가 있기 때문에 새로운 입자는 Tcc +로 명명되었습니다. T는 테트라쿼크를 나타내고 cc는 두 개의 매력 쿼크를 나타냅니다.
연구의 일환으로 과학자들은 2011년부터 2018년까지 충돌기의 첫 번째 및 두 번째 시즌에 수집된 데이터를 분석했습니다. 실험 데이터 분석 결과, Tcc+입자 생성 이벤트는 약 200개 정도 기록할 수 있었다. 그녀의 발견은 10 표준편차의 의미로 확인되었는데, 이는 과학자들이 신호로 착각할 수 있는 무작위 변동의 가능성이 사실상 제거되었음을 의미합니다.
또 다른 주목할만한 점은 새로운 입자의 상대적으로 좁은 붕괴 폭으로, 수십 MeV에서 수백 MeV의 일반적인 값으로 약 0.5 MeV입니다. 즉, Tcc +는 유사한 양자 구조보다 훨씬 더 오래 존재하므로 가장 안정적인 이종 강입자입니다. 그리고 마지막으로, 새로운 테트라쿼크의 붕괴 생성물은 상대적으로 탐지하기 쉽고 입자의 높은 안정성을 감안할 때 특성의 정확한 측정을 용이하게 할 것입니다.
이중 매력 테트라쿼크의 발견은 두 개의 매력 쿼크(c-쿼크) 대신 두 개의 사랑스러운 쿼크(b-쿼크)를 포함하는 이중 매력 테트라쿼크와 같은 또 다른 이국적인 입자의 발견에 도움이 될 것입니다. 이론적으로 이러한 입자는 질량이 붕괴 생성물의 질량보다 작기 때문에 강한 상호 작용 메커니즘을 기반으로 붕괴할 수 없습니다. 약한 상호 작용으로 붕괴됩니다. 즉, 안정적인 Tcc +와 비교하여 수명이 몇 자릿수만큼 증가합니다.
2021-07-29 18:40:26
작가: Vitalii Babkin