Tetrakvarki yang berbeza • Igor Ivanov • Tugas-tugas saintifik yang popular di "Unsur" • Fizik

Tetraquark yang berbeza

Tugas

Baru-baru ini, kerjasama LHCb yang bekerja di Large Hadron Collider telah menerima dua hasil penting dalam fizik hadraya multiquark. Setahun yang lalu, dia akhirnya membuktikan realiti tetraquark Z (4430) dengan komposisi quark \ ([u \ bar % c \ bar %] \) (Rajah 1, kiri), dan baru-baru ini mengumumkan pembukaan pentaquark Pc(4450), zarah dengan komposisi \ ([uudc \ bar %] \). Dalam jargon fizikal, kedua-dua zarah ini dipanggil hadrons dengan pesona tersembunyi: ia mengandungi quark terpesona dan antiquark yang sama, dan dari ini ciri-ciri kesan kuark terpesona disamakan. Walau bagaimanapun, c-quark adalah berat, dan ini memberi kesan kepada jumlah jisim hadrons ini.

Kita boleh bayangkan satu lagi variasi negara multiquark yang kira-kira jisim yang sama. Daripada sepasang c-anti-c, mereka akan memasukkan dua kuark yang terpesona (atau dua antiquark yang terpesona). Ini adalah, sebagai contoh, tetraquark dua bentuk yang menarik ((\ \ u \ bar \ c c] \) (Rajah 1, kanan) dan pentaquark \ ([u \ bar ud cc] \). Zarah-zarah ini belum terbuka secara eksperimen, tetapi tidak ada yang menghalang mereka daripada dikaji secara teoritis. Khususnya, seseorang boleh bertanya: bagaimana ciri-ciri multiquark hadrons kira-kira jisim yang sama dengan dua dan dengan daya tarikan tersembunyi berkaitan dengan satu sama lain?

Rajah. 1. Dua tetraquark kira-kira jisim yang sama, masing-masing mengandungi dua berat dan dua kuark cahaya: tetraquark dengan pesona tersembunyi (di sebelah kiri) dan dua kali tetrakvark terpesona (di sebelah kanan)

BuktikannyaItu tetraquark ganda yang terpesona harus lebih tahan terhadap pembusukan daripada tetraquark dengan daya tarikan tersembunyi. Ketahui, sama ada hujah yang sama akan berfungsi untuk pentaquark.


Petua 1

Tetraquark dilahirkan dan dilucutkan akibat interaksi yang kuat. Pereputannya hanyalah penyusunan semula kuark menjadi dua meson, yang kemudiannya terbang; quarks sendiri tidak mengubah jenis mereka. Oleh itu, adalah perlu untuk memahami sebab mengapa penyusunan semula dan penyebaran ini sukar bagi tetraquark dua kali terpesona berbanding dengan orang tersembunyi yang tersembunyi. Dan untuk ini, anda perlu memikirkan tentang kuasa apa yang bertindak di antara kuark, dan juga bagaimana dan pengaruh besar massa mereka.


Petua 2

Rajah. 2 Dua quarks berinteraksi antara satu sama lain melalui pertukaran gluon, dengan analogi dengan cara caj elektrik berinteraksi antara satu sama lain melalui pertukaran foton. Gambar dari artikel Kromodinamik Kuantum

Walaupun pasukan yang menyatukan quark ke dalam hadr adalah agak rumit,Sesetengah ciri interaksi dapat dilihat dengan analogi dengan elektrodinamika konvensional, dengan undang-undang tarikan dan penolakan tuduhan. Ini analogi, tentu saja, tidak tepat, jadi pada satu ketika anda perlu berhenti, tetapi ia membantu untuk memahami satu corak. Dan untuk menggunakan analogi ini, berguna untuk membaca semula tugas Susun hidrogen dan antihidrogen.


Penyelesaian

Kami menandakan quark cahaya oleh simbol biasa \ (q \), dan yang berat oleh \ (Q \); Antiquark, seperti biasa, dilambangkan oleh tanda kutip: \ (\ q q \) dan \ (\ bar Q \). Jika kita mempunyai dua berat dan dua kombinasi kuar cahaya, dan pereputan masuk ke dalam pasang, maka kedua quark berat dapat terbang sama ada bersama atau secara berasingan. Dalam kes tetraquark dengan daya tarikan tersembunyi, \ {[q \ bar q Q \ bar Q] \), kedua-duanya boleh dimatikan: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \) dan \ ([q \ q] + [Q \ bar Q] \). Dalam hal tetraquark ganda yang terpesona, hanya varian pertama yang mungkin: \ ([Q \ bar q] + [Q \ bar q] \). Varian kedua adalah mustahil, kerana dua quark tidak dapat membentuk meson; ia mesti mengandungi beberapa jenis quark dan beberapa jenis antiquark.

Sekarang kita bandingkan dua peluruhan: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \) dan \ ([q \ q q] + [Q \ bar Q] \). Dari penyelesaian masalah penyusunan semula caj, kita sudah tahu apa kerosakan kedua yang baik.Ia membentuk sistem terikat dua zarah berat, yang lebih padat daripada sistem \ ([q \ bar Q] \) atau \ ([q \ bar q] \), dan oleh itu ia mempunyai tenaga mengikat yang lebih tinggi. Dalam erti kata lain, kehadiran \ ([Q \ bar Q] \) meson membuat pereputan \ ([q \ q q] + [Q \ bar Q] \) secara bertenaga lebih menguntungkan daripada \ ([q \ bar Q] \ q q] \).

Untuk tetraquark berganda, pereputan cekap tenaga ini adalah mustahil. Oleh itu, tetraquark seperti itu akan mereput ke dalam sistem yang kurang mudah, yang menjadikannya sukar untuk mereput. Hasilnya, ternyata, semua perkara menjadi sama, tetraquark dua kali terpesona akan hidup lebih lama daripada tetraquark dengan daya tarikan tersembunyi. Sudah tentu, interaksi kuat di dalam hadron entah bagaimana mengubah gambar ini, tetapi sekurang-kurangnya kecenderungan umum yang diterangkan di sini mesti wujud.

Untuk memberi amaran kepada soalan yang mungkin, ia harus dijelaskan bahawa di satu tempat analogi elektrodinamik gagal. Dalam elektrostatik, dua kuark identik (iaitu, seperti caj) sentiasa ditolak, dan pasangan quark-antiquark (iaitu, tidak seperti caj) menarik. Dalam hal interaksi yang kuat, coraknya lebih rumit: semuanya bergantung pada apa jenis kuark "warna".Khususnya, adalah mungkin untuk membuat, kerana interaksi yang kuat, kedua-dua kuark dan pasangan quark-antiquark tertarik satu sama lain. Oleh itu, pelajaran yang diperoleh daripada masalah elektrodinamik boleh digunakan untuk kedua-dua situasi.

Dalam kes pentaquarks, lebih banyak peluang membuka, jadi pola yang diperhatikan tidak berfungsi. Gabungan \ ([qqq Q \ bar Q] \) boleh berpecah menjadi pasangan baryon-meson \ ([qqq] + [Q \ bar Q] \) atau \ ([qqQ] + [q \ bar Q] Pereputan pertama adalah lebih baik kerana meson berat padat. Tetapi pentaquark dua kali (\ qq \ bar q QQ) \) juga tidak bodoh: ia telah pecah pada \ ([qQQ] + [q \ bar q] \) dan pada \ ([qqQ] bar q] \). Sambungan rapat dua kuark berat dalam kes ini adalah mungkin, kerana quark ketiga membantu mereka untuk bersatu dalam baryon (zarah ini dengan komposisi \ (dcc \) dilambangkan \ (\ Xi \ % ^ + \); dengan cara ini, ada petunjuk percubaan kewujudannya).


Selepas perkataan

Fizik hadraya multiquark adalah kawasan yang amat sukar untuk diteliti. Kesukaran utama ialah eksperimen: adalah perlu untuk menyusun keadaan yang sesuai untuk perlanggaran, untuk menghasilkan hadron multi quark, dan kemudian mengenali kerosakannya. Tetapi dalam kes-kes yang paling jarang berlakuapabila kehadiran komposisi multiquark disahkan, sangat sukar untuk mengetahui apa struktur struktur zarah – sama ada keadaan multiquark tulen dalam "shell" biasa atau hanya molekul hadron yang dikaitkan dengan sistem dua meson.

Oleh kerana terdapat sedikit data percubaan yang boleh dipercayai dan tafsirannya yang diterima umum, hampir semua kenyataan mengenai mereka masih dibuat oleh ahli teori. Contoh yang dianalisis di sini – peningkatan kestabilan tetraquark dua kali terpesona – juga secara teori telah diramalkan, tetapi belum diuji secara eksperimen, fenomena. Ia diperolehi bukan sahaja pada tahap penentuan kualitatif, seperti dalam masalah ini, tetapi juga dengan bantuan pemodelan berangka kompleks interaksi kuark. Salah satu artikel terakhir mengenai topik ini adalah prapaskah, yang muncul pada bulan Mei tahun ini, di mana kewujudan dan kestabilan tetraquark berat seperti itu disiasat secara terperinci, tetapi hanya dengan b-quarks dan bukan c-quark (Rajah 3).

Rajah. 3 Perwakilan skematik konfigurasi quark dalam tetraquark \ (qq \ bar b \ bar b \). Kawasan menumbuk – Zon pengedaran dan tindakan kuark cahaya, kawasan merah jambu – kawasan pengedaran dan tindakan b-quarks. Garis merah secara konduktif menunjukkan geometri tiub medan kuasa yang bertindak di antara kuark. Nombor "3", ditandakan dalam gambar, mencirikan keadaan warna kuark dan pasangan mereka. Imej dari artikel arXiv: 1505.00613


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: