Японські фізики оголосили про успішний експеримент зі створення та вимірювання незвичайної короткоживучої частинки.
Фізики, що працюють на прискорювачі частинок J-PARC в Японії, вперше синтезували баріонний резонанс лямбда (1405), поєднуючи негативно заряджений каон і протон. Дослідження уточнює властивості цієї нестабільної частинки і її масу. Подальший аналіз лямбда (1405) допоможе пояснити внутрішню структуру надщільних нейтронних зірок, вважають вчені.
Схематичне зображення еволюції матерії та баріонного резонансу лямбда(1405). Зображення: Hiroyuki Noumi
Стандартна модель фізики елементарних частинок вважає, що вся речовина складається з фундаментальних квантових полів, квантами яких виступають 6 лептонів, 6 кварків і відповідні їм античастинки. Як правило, кварки не існують окремо, а об’єднуються в групи по двоє і по троє, утворюючи адрони, наприклад, протони і нейтрони. Резонансом в цій моделі називають короткоживучий збуджений стан адронів.
Фізики протягом тривалого часу вивчають баріонний резонанс лямбда(1405). Але незважаючи на роки досліджень незвичайні властивості цього резонансу важко пояснити. Наприклад, неясно, чому він має найлегшу масу серед баріонів з негативною парністю, хоча містить більш важкий дивний кварк, відзначають дослідники.
- Boeing довів, що політ літаків один за одним знижує витрату палива
- Залізний порошок може стати екологічно чистим паливом майбутнього (відео)
- Новий акумулятор Forge для електромобілів заряджається за 10 хвилин
Щоб відповісти на ці питання фізики провели дослідження в прискорювачі частинок. В процесі експерименту негативно заряджені каони або K-мезони (адрони, що складаються з одного дивного кварка і верхнього антикварка) вистрілювалися в дейтерієву мішень, кожна з яких мала по одному протону і одному нейтрону. В успішній реакції К–мезон вибив нейтрон, а потім злився з протоном, створюючи резонанс лямбда(1405).
Схема отримання лямбда(1405). Зображення: Hiroyuki Noumi
Аналізуючи продукти розпаду, чи вимірювали фізики комплексну масу лямбда(1405). Дослідники відзначають, що утворення зв’язаного стану К-мезон і протон були можливі лише тому, що нейтрон забирав частину енергії.
Результати дослідження підтверджують, що лямбда(1405) — це незвичайний стан, сформований з п’яти компонентів-чотирьох кварків і одного антикварка. При цьому його найкраще розглядати як тимчасовий зв’язаний стан К–мезона, що складається з дивного кварка і верхнього антикварка, і протона, що містить два верхніх кварки і один нижній кварк.
Фізики відзначають, що краще розуміння баріонного резонансу допоможе точніше описати властивості речовини надвисокої щільності, яке існує в ядрі нейтронної зірки, а також процеси формування Всесвіту незабаром після Великого вибуху.