Тетракварк

Тетракварк — элементарная частица, адрон, состоящий из двух кварков и двух антикварков. Спин тетракварка может быть только целым, поэтому тетракварковую структуру могут иметь только мезоны. Из-за наличия большего числа степеней свободы, тетракварки могут обладать квантовыми числами, невозможными в случае кварк-антикварковых пар (то есть обычных мезонов). Вместе с обычными кварк-антикварковыми состояниями, мезонной молекулой является одним трёх сценариев описания скалярных мезонов[3]. Открыт в 2014 году экспериментом LHCb Большого адронного коллайдера[2][4].

Тетракварк
TQ EB ape hyp r1 8 r2 14 Act 3D Sim.jpg
Семья Бозон
Группа Мезон
Участвует во взаимодействиях Гравитационное[1]
Обнаружена В 2014 году экспериментом LHCb Большого адронного коллайдера[2]
Квантовые числа
Спин Целое число ħ

ОбнаружениеПравить

В качестве возможных кандидатов в тетракварки часто рассматривались нейтральные мезоны a0(980) и f0(980), а также семейство возбуждённых Ds-мезонов.

В январе 2012 года коллаборацией Belle  (англ.) сообщалось об открытии новых[прояснить] экзотических тетракварков на электрон-позитронном коллайдере KEKB (Япония)[5][6]. В июне 2013 года две независимые группы сообщили о Zc(3900)[7][8].

Экзотические адроны не вписываются в традиционную классификацию, согласно которой все адроны (субатомные частицы, принимающие участие в сильном взаимодействии) подразделяются на барионы, состоящие из трёх кварков, и мезоны, включающие в себя кварк и антикварк. В числе таких «нестандартных» частиц, обнаруженных физиками — Z(4430), первые свидетельства существования которой были получены в 2007 году. Z(4430) представляет собой тетракварк и состоит из двух кварков и двух антикварков.

Однако достоверность результатов, полученных в ходе эксперимента Belle, когда Z(4430) была замечена впервые, показалась научному сообществу сомнительной: замеченный физиками пик, свидетельствующий, что на детектор попала частица массой 4430 МэВ, вполне мог появиться в результате ошибки при анализе данных. Позже результаты Belle Corporation были подтверждены со статистической значимостью 5.2 σ (в физике частиц статистическая значимость определяется как величина, кратная сигма), а недавние эксперименты на LHCb окончательно доказали — тетракварк Z(4430) существует.

Международная группа ученых проанализировала более 25 000 распадов B-мезонов, выбранных из данных о 180 триллионах протон-протонных столкновений в БАК. Статистическая значимость сигнала Z (4430) составила как минимум 13,9 σ, что более чем достаточно для подтверждения существования этой частицы.

В 2020 году было объявлено о возможном обнаружении в экспериментах на Большом адронном коллайдере тетракварка X(6900), состоящего из двух очарованных кварков и двух очарованных антикварков ( ). Этот тетракварк может быть также описан как связанное состояние пары частиц J/ψ ( ). При этом полностью исключить вероятность того, что наблюдавшийся резонанс не объясняется, например, перерассеянием двух J/ψ-мезонов не удалось[9].

29 июля 2021 года коллаборация LHCb на конференции Европейского физического общества по физике высоких энергий (The European Physical Society Conference on High Energy Physics, EPS-HEP) сообщила[10] об открытии нового экзотического тетракварка. Этот адрон состоит из двух тяжелых c-кварков и легких анти-u- и анти-d-кварка. Экзотичность новой частицы заключается в том, что это первый открытый тетракварк с так называемым «двойным открытым очарованием»: он включает в себя два очарованных кварка и ни одного анти-c-кварка.[11] Все остальные экспериментально открытые тетракварки обладают либо «скрытым очарованием» (то есть имеют в своем составе равное количество c-кварков и их античастиц), либо «одинарным открытым очарованием» (то есть включают один очарованный кварк).

ПримечанияПравить

  1. Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивная копия от 15 июля 2015 на Wayback Machine, ФИАН, 11 сентября 2007 года
  2. 1 2 Такие разные тетракварки. Дата обращения: 27 июля 2015. Архивировано 30 июля 2015 года.
  3. Самойленко, Владимир Дмитриевич. Исследование легких мезонов на установке ГАМС-4тт 1 (во введении (части автореферата), вообще 115 (2010). Дата обращения: 17 мая 2014. Архивировано 23 сентября 2015 года.
  4. Эксперимент LHCb окончательно доказал реальность экзотического мезона Z(4430). Дата обращения: 27 июля 2015. Архивировано 4 июля 2016 года.
  5. Belle discovers new heavy 'exotic hadrons' Архивная копия от 7 октября 2012 на Wayback Machine // phys.org (англ.)
  6. Физики обнаружили намеки на экзотический адрон Архивная копия от 21 июля 2012 на Wayback Machine // lenta.ru
  7. Источник. Дата обращения: 20 июня 2013. Архивировано 26 апреля 2020 года. (англ.)
  8. Eric Swanson. Viewpoint: New Particle Hints at Four-Quark Matter (неопр.) // Physics. — 2013. — Т. 69, № 6. — doi:10.1103.  (англ.)
  9. R. Aaij et al. (LHCb collaboration). Observation of structure in the J/ψ-pair mass spectrum (англ.) // arXiv. — 2020. — arXiv:2006.16957.
  10. New tetraquark a whisker away from stability – CERN Courier. Дата обращения: 9 августа 2021. Архивировано 11 августа 2021 года.
  11. Алексей Понятов Открыт дважды очарованный тетракварк Архивная копия от 7 октября 2021 на Wayback Machine // Наука и жизнь, 2021, № 10. — с. 2-5