X(4140)

X(4140) (aiemmin Y(4140) ) on hiukkanen , jota standardimalli ei ole aiemmin ennustanut . Se havaittiin ensimmäisen kerran Fermilabissa ja sen löydöstä ilmoitettiin 17. maaliskuuta 2009 . Nimi tulee siitä, että löydetyn hiukkasen massa on noin 4140 MeV / c² . Tämä hiukkanen on erittäin harvinainen, ja sitä löytyy vain 1:ssä 20 miljardista törmäyksestä [2] .

Koska se hajoaa J/ψ- ja φ - mesoneiksi , on ehdotettu, että tämä hiukkanen koostuu hurmatuista kvarkeista ja hurmatuista antikvarkeista, ehkä jopa neljän kvarkin yhdistelmästä [3] . Partikkelin olemassaoloa ei ole varmistettu jonkin aikaa muiden kokeiden tiedoilla ( LHCb [4] , Belle[5] , mutta marraskuussa 2012 ilmestyi tietoa hiukkasen havainnoista LHC :ssä CMS - yhteistyössä [6] .

Decay-kanavat

Ehdotetut vaimennuskanavat X(4140)-hiukkaselle:

Historia

Aluksi hiukkanen nimettiin - Y (4140), myöhemmin Particle Data Group -tutkimusryhmänimesi hiukkasen Y(4140) uudelleen X(4140).

Ensimmäiset vihjeet tämän hiukkasen olemassaolosta alkoivat ilmaantua vuonna 2009 CDF - ilmaisimen tiedoissa . , joka työskenteli amerikkalaisen törmäyskoneen Tevatronissa . Tutkiessaan B-mesonien hajoamista kolmeksi mesoniksi  - J / ψ , φ ja K , fyysikot huomasivat, että pari J / ψ ja φ syntyi joskus korreloivalla  tavalla - ikään kuin jokin uusi hiukkanen ilmaantuisi ensin, ja sitten kun taas se vaimenisi arvoilla J/ψ ja φ. Vuonna 2011, kun uutta tietoa kertyi ja tilastollinen luotettavuus kasvoi, tämän hiukkasen täydellinen löytö raportoitiin jo. Lisäksi CDF-detektorin tiedoista löytyi myös toinen hiukkanen samasta hajoamiskanavasta, mutta näiden tapahtumien tilastollinen merkitsevyys oli pienempi.

Helmikuussa 2012 ilmestyi artikkeli LHCb -yhteistyöstä , joka kuvaa X(4140)-hiukkasen etsintätuloksia tilastolla 0,37 f b −1 , mikä ei vahvista löytöä [4] . Hajoamisketju analysoitiin, eikä J/Ψ- ja φ-mesonien erityisen korreloivaa tuotantoa havaittu. LHCb - tiedot sopivat hyvin taustalle eivätkä vahvistaneet hiukkasen löytöä Tevatronista .

Marraskuussa 2012 CMS -yhteistyö vahvisti tämän hiukkasen havainnon, jonka tilastollinen merkitsevyys on suurempi kuin 5σ hajoamiskanavassa

prosessoinnin aikana 5,2 fb −1 tilastot , jotka saatiin protonien törmäysten seurauksena 7 TeV:n energialla. Tässä tapauksessa hiukkasen massa on 4148,2 ± 2,0 (tilastollinen virhe) ± 4,6 (systeeminen virhe) MeV/ c2 . Havaitaan myös heikompi huippu, jonka massa on 4316,7 ± 3,0 (tilastollinen virhe) ± 7,3 (systeeminen virhe) MeV/c 2 [6] [7] .

X(4140)-partikkelin synty- ja hajoamisprosessi osoittaa, että se on mesoni, mutta jolla on epätavallisia ominaisuuksia. Sen pitäisi sisältää hurmaava kvarkki-antikvarkki-pari , mutta niin suurella massalla (noin 4143 MeV/c²) se hajoaisi helposti D-mesoneiksi . Mutta kävi ilmi, että X(4140) elää paljon pidempään, mikä tarkoittaa, että jokin sen rakenteessa estää yksinkertaisen hajoamisen D-mesoneiksi.

Tämän hiukkasen ominaisuudet kiinnostavat suuresti teoreettisia fyysikoita , sillä näin monikvarkkihadronien , jotka pysyvät eksoottisina alkuainehiukkasten joukossa, pitäisi ilmetä . Kuinka monikvarkkihadronit toimivat ja miksi ne ovat niin harvinaisia, on yksi modernin hadronifysiikan suurimmista kysymyksistä . Asiantuntijat toivovat, että huolellinen tutkimus tämän ja muiden vastaavien hiukkasten ominaisuuksista eri törmäyslaitteissa auttaa löytämään vastauksia niihin.

Ongelma X(4140)

X(4140)-hiukkasen hajoamisen selittäminen on fyysikoille vakava ongelma. Tähän asti (2013) tiedetään, että kvarkkien sidotut tilat ovat olemassa vain kahdella tavalla : kvarkki-antikvarkkimesoneissa ja kolmesta kvarkista koostuvan järjestelmän muodostuminen baryonien muodostumisen aikana . X(4140)-partikkelin ominaisuudet eivät sovi yhteenkään näistä kaavioista. Näin ollen ei ole selvää, mitä se todella on. Tässä yhteydessä professori Jacobo Koenigsberga Floridan yliopistosta , yksi Tevatronissa tehdyn kokeen osallistujista , sanoo: "Emme ole vielä varmoja, mikä se on, mutta voit olla varma, että jatkamme sen tutkimista . "

Jotkut tutkijat uskovat, että X(4140)-partikkeli saattaa olla lisäys jo tunnetuille baryoneille ja mesoneille, sekä ensimmäinen tunnistettu "kopio" uudesta, toistaiseksi tuntemattomasta hadroniperheestä (sidotut tilat muodostuvat kvarkeista ja antikvarkeista) . Itse asiassa samanlaisia ​​epätavallisia hajoamiskuvioita on havaittu viime vuosina Tevatronissa, mutta tilastollisesti merkitsevästi paljon vähemmän. Epätavallisia hiukkasten hajoamisia on havaittu myös KEK - kiihdyttimessä Japanissa ja SLAC :ssa Kaliforniassa.

KEK:n kokeeseen osallistunut japanilainen professori Masanori Yamauchi huomauttaa KEK:ssä havaittujen hiukkasten ominaisuuksien samankaltaisuudesta lepomassalla 3940 MeV. Hän ehdottaa, että nämä kaksi hiukkasta voivat edustaa uuden eksoottisten hadronien perheen alkua.

Koska X(4140) -partikkelin rakenteesta ja ominaisuuksista on rajoitettu määrä kokeellista tietoa , tämä kysymys jää avoimeksi nyt (2013). "Kehitämme osaamistamme pikkuhiljaa, ja kun meillä on tarpeeksi, ymmärrämme, kuinka tämä palapeli kootaan ", sanoo Rob Roser, Fermilabin työntekijä [2] .

Muistiinpanot

1. ↑ Hämmästyttävä maailma atomiytimen sisällä. Kysymyksiä luennon jälkeen Arkistoitu 15. heinäkuuta 2015 the Wayback Machine , FIAN, 11. syyskuuta 2007
2. ↑ 1 2 Outo hiukkanen luotu; Toukokuu kirjoittaa uudelleen, kuinka aine on tehty . Haettu 5. heinäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 15. lokakuuta 2012. (määrätön)
3. ↑ Uusi hiukkasavain hiukkasfysiikassa Arkistoitu 25. kesäkuuta 2012 Wayback Machinessa // universetoday.com
4. ↑ 1 2 LHCb-detektori ei vahvista Tevatronista aiemmin löydetyn hiukkasen olemassaoloa Arkistoitu 29. lokakuuta 2012.
5. ↑ symmetria rikkoo "Blogiarkisto" Particle oddball yllättää fyysikot . Haettu 6. heinäkuuta 2012. Arkistoitu 18. heinäkuuta 2012. (määrätön)
6. ↑ 1 2 Uusi hiukkasmainen rakenne varmistettu LHC | symmetria-lehti . Haettu 18. marraskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 21. marraskuuta 2012. (määrätön)
7. ↑ PhysicsResultsBPH11026 < CMSPublic < TWiki . Haettu 19. marraskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 24. lokakuuta 2017. (määrätön)

Kirjallisuus

• Aaltonen, T.; et ai. (2009). "Todisteet kapeasta lähes kynnysrakenteesta J/ψφ-massaspektrissä B+ → J/ψφK+ vaimenevat". Physical Review Letters 102: 242002. ArXiv 0903.2229 Bibcode 2009PhRvL.102x2002A PCR : 10.1103/PhysRevLett.102.242002
• Xiang, Liu; Zhu, Shi-Lin (2009). "Y(4143) on luultavasti Y(3930):n molekyylipartneri". Physical Review D 80: 017502. ArXiv: 0903.2529 . Bibcode 2009PhRvD..80a7502L . ICO: 10.1103/PhysRevD.80.017502
• Mahajan, Namit (2009). Y(4140): Mahdolliset vaihtoehdot. Physics Letters B 679(3): 228-230. ArXiv: 0903.3107 Bibcode 2009PhLB..679..228M . ICO: 10.1016/j.physletb.2009.07.043

Linkit

• "Oddball-hiukkaset yllättävät Fermilabin fyysikot". redOrbit. 19. maaliskuuta
• Handwerk, Brian (20. maaliskuuta 2009). Outo hiukkanen luotu; Voi kirjoittaa uudelleen, miten Matter's Made National Geographic Society
• Minard, Anne (18. maaliskuuta 2009). "Uusi hiukkanen heittää apinaavaimen hiukkasfysiikkaan" Universe tänään
• Shen et ai., CP (2010). "Todisteet uudesta resonanssista ja Y(4140):n etsiminen γγ→ϕJ/ψ-prosessissa". Physical Review Letters 104. 112 004 ArXiv Bibcode 2010PhRvL.104k2004S PCR : 10.1103/PhysRevLett.104.112004
• Kurt Riesselmann Particle Oddball yllättää fyysikot
• Lehdistöpakkaus Y:lle (4140). Sisältää kuvia ehdotetusta vaimenemisprosessista ja resonanssidataa.