Como parte de um projeto para estudar partículas no Grande Colisor de Hádrons, os cientistas descobriram uma partícula completamente nova - um tetraquark duplamente encantado. A partícula recebeu este nome devido ao fato de ser constituída por dois quarks encantados e dois antiquarks leves, superior e inferior. A descoberta foi anunciada em uma conferência da European Physical Society, cientistas do Instituto de Física Nuclear em homenagem a G.I. Budker (Filial Siberiana da Academia Russa de Ciências, Novosibirsk).
Inicialmente, acreditava-se que os hádrons podem consistir em dois quarks, formando um méson em um par quark-antiquark, ou em três quarks, formando um bárion (por exemplo, um próton ou um nêutron). No entanto, cerca de 50 anos atrás, quando o modelo de quark ainda estava sendo criado, seu autor Murray Gell-Mann previu que partículas mais complexas poderiam existir. Essas partículas não se encaixavam no modelo tradicional, por isso foram chamadas de exóticas. Partículas exóticas aparecem devido à incorporação de um par quark-antiquark em uma estrutura de méson ou bárion.
Por muito tempo, essa hipótese permaneceu apenas uma teoria, até que em 2014, durante o experimento LHCb no Large Hadron Collider, os cientistas puderam observar o primeiro tetraquark. Em 2015, foi anunciada a descoberta do pentaquark. No total, quatro pentaquarks e cerca de vinte tetraquarks foram descobertos até agora.
Todos os tetraquarks descobertos e confirmados até agora possuem um encanto oculto. Charme é um número quântico que reflete um dos tipos de quarks ou léptons - cheiros. O encanto oculto significa que eles incluíram diferentes combinações de quarks, mas em qualquer caso, essas combinações sempre incluíram um quark encantado e um antiquark encantado. A singularidade da nova partícula reside no fato de que consiste em dois quarks encantados (quarks c), relativamente pesados, com uma massa da ordem de um gigaeletronvolt, que é comparável à massa de um próton, bem como dois antiquarks u e d leves, sua massa é três ordens de magnitude menor, é medida em unidades de megaeletronvolts. Devido à presença de dois quarks encantados, a nova partícula foi denominada Tcc +. OT significa tetraquark e cc significa dois quarks encantados.
Como parte do estudo, os cientistas analisaram os dados coletados na primeira e na segunda temporadas do colisor de 2011 a 2018. Com base nos resultados da análise dos dados experimentais, foi possível registrar cerca de duzentos eventos de produção de partículas Tcc +. Sua descoberta foi confirmada com uma significância de 10 desvios-padrão, o que significa que a probabilidade de uma flutuação aleatória que os cientistas possam confundir com um sinal é virtualmente eliminada.
Outro ponto notável é a largura de decaimento relativamente estreita de uma nova partícula, é cerca de 0,5 MeV com valores típicos de dezenas e até centenas de MeV. Em outras palavras, o Tcc + existe ordens de magnitude mais do que estruturas quânticas semelhantes, o que o torna o hádron exótico mais estável. E, finalmente, os produtos de decaimento do novo tetraquark são relativamente fáceis de detectar, o que, dada a alta estabilidade da partícula, facilitará medições precisas de suas propriedades.
A descoberta de um tetraquark duplamente encantado ajudará na descoberta de outra partícula exótica - um tetraquark duplamente encantador, que em vez de dois quarks encantados (quarks c) contém dois quarks adoráveis (quarks b). Teoricamente, tal partícula praticamente não será capaz de decair com base nos mecanismos de forte interação, uma vez que sua massa será menor que a massa dos produtos de decaimento. Ele se deteriorará em uma interação fraca. Em outras palavras, seu tempo de vida aumentará em várias ordens de magnitude em comparação com o Tcc + estável.
2021-07-29 18:40:26
Autor: Vitalii Babkin