Пентакварк

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск
Пентакварк

<tr> <th>Символ</th> <td>Pc</td> </tr><tr> <td align="center" colspan="2">
Открытая в 2015 году частица из пяти кварков</td> </tr><tr> <th>Состав</th> <td>5 кварков:
u, u, d, c, c [1]</td> </tr><tr> <th>Семья</th> <td>Фермион</td> </tr><tr> <th>Группа</th> <td>Барион, адрон, резонанс</td> </tr><tr> <th>Участвует во взаимодействиях</th> <td>Гравитационное[2]</td> </tr><tr> <th>Теоретически обоснована</th> <td>Мюррей Гелл-Манн (1964)</td></tr><tr> <th>Обнаружена</th> <td>Большой адронный коллайдер (2015)</td><tr> <th>В честь кого или чего названа</th> <td>Пять кварков</td><tr> <th>Масса</th> <td>Pc(4450)+: 4450
МэВ[1]
Pc(4380)+: 4380
МэВ[1]</td> </tr><tr> <th>Ширина распада</th> <td>Pc(4450)+: 40
МэВ[1]
Pc(4380)+: 200
МэВ[1]</td> </tr><tr> <th>Барионное число</th> <td>1</td> </tr><tr> <th>Лептонное число</th> <td>0</td> </tr><tr> <th>B−L</th> <td>1</td> </tr><tr> <th>Спин</th> <td>Pc(4450)+: 5/2[1]
Pc(4380)+: 3/2[1] ħ</td> </tr><tr> <th>Чётность</th> <td>Pc(4450)+: +[1]
Pc(4380)+: -[1]</td> </tr><tr> <th>Очарование</th> <td>0</td> </tr><tr> <th>Гиперзаряд</th> <td>1</td> </tr><tr> <th>Слабый гиперзаряд</th> <td>1</td> </tr>

Пентаква́рки — группа составных субатомных частиц, состоящих из пяти кварков. Их существование было доказано с использованием Большого адронного коллайдера в июле 2015 года. Являются барионами, адронами, фермионами, резонансами. Порождают направление исследований в адронной спектроскопии — физику пентакварков[1].





История

Теоретическая возможность существования пентакварков была предсказана Мюрреем Гелл-Маном в 1964 году. Название «пентакварк» для этих частиц было предложено израильским физиком Хэрри (Цви) Липкиным в 1987 году.

В 1997 году Дмитрий Дьяконов, Виктор Петров и Максим Поляков предложили теорию, предсказывающую существование пентакварков (экзотический антидекуплет) из лёгких кварков и их свойства[3][4]. Экспериментально существование пентакварка в месте, предсказанном теорией 1997 года,[4] возможно, было подтверждено в июле 2003 года Такаси Накано в эксперименте LEPS (Осакский университет, Япония), Кеном Хиксом на Национальном ускорителе имени Джефферсона (город Ньюпорт-Ньюс, штат Вирджиния). В этих экспериментах высокоэнергетичные гамма-кванты взаимодействовали с нейтроном, создавая мезон и пентакварк. Однако пентакварк существует в течение 10−20 секунд перед распадом на мезон и нейтрон[5].

Затем несколько других групп исследователей исследовали данные в определённых каналах и диапазонах энергий. В целом 12 групп сообщили о положительных сигналах пентакваркового состояния. Например, два эксперимента на ускорителе HERA, ZEUS и HERMES, и эксперимент СВД[6] на ускорителе У-70 в Протвино заявили о наблюдении кандидатов в пентакварки со статистической значимостью от 4 до 8 стандартных отклонений.

Однако существование пентакварков подвергалось сомнению. Для того, чтобы внести в этот вопрос бо́льшую ясность, коллаборация CLAS провела эксперимент в лаборатории Джефферсона с целью обнаружить пентакварк. В ходе эксперимента учёные бомбардировали жидкий водород высокоэнергетичными протонами. Несмотря на то, что полученный объём данных в 10 раз превышал статистику, собранную немецкой группой SAPHIR, а результаты исследований были в 50 раз точнее, чем у немцев, американцам не удалось найти никаких следов пентакварков (хотя результаты первых экспериментов CLAS 2003 года показывали наличие пентакварков со статистической значимостью вплоть до 7 стандартных отклонений)[7][8].

В конечном итоге, в большинстве экспериментов (например HERA-B, BaBar и Belle) на вопрос об обнаружении пентакварков был получен отрицательный ответ, опровергающий ранее полученные положительные результаты с малой статистикой. Тем не менее, в данных LEPS по-прежнему присутствуют узкие пики, которые могут быть интерпретированы как проявление пентакварков. В начале 2009 года LEPS опубликовал в журнале «Physical Review» статью, где утверждается, что сигнал от пентакваркового состояния с массой 1524 ± 4 МэВ/c² виден со статистической значимостью 5,1 стандартных отклонений[9]. Эксперименты по поиску пентакварков продолжались.

14 июля 2015 года учёные из коллаборации LHCb сообщили об открытии пентакварков в результате столкновений протонов при энергиях до восьми тераэлектронвольт (при распаде лямбда-бариона[10]) на Большом адронном коллайдере[11][12], пентакварки такого типа и в таком месте до того никто не предсказывал[4]. Поиск пентакварков не был объектом эксперимента LHCb (который прежде всего предназначен для исследования асимметрии материи и антиматерии)[13], и несомненное открытие пентакварков было описано представителем ЦЕРН как «случайность» и «нечто удивительное, что мы случайно нашли»[14].

18 августа 2016 года LHCb подтвердила открытие пентакварка в статье в Nature[15]. В статье указано, что за год данные были исследованы независимым от представлений о пентакварках образом и необходимость в объяснении результатов введением пентакварков на уровне статистической значимости около 10σ[16].

Свойства

Кварковый состав u, u, d, c, c. Всего было открыто одновременно 2 представителя группы: Pc(4450)+ и Pc(4380)+. Массы у них 4450 МэВ и 4380 МэВ соответственно. Ширина распада 40 МэВ и 200 МэВ соответственно. Спин 5/2 и 3/2 соответственно. Чётность + и — соответственно.

В результате проверки диаграммой Аргана[17] про Pc(4380)+ есть сомнения, частица ли это, про второй таких сомнений нет. Теоретического описания найденных частиц нет. Это могут быть или «адронные молекулы», образуемые протоном и J/ψ мезоном, или настоящее пятикварковое состояние: структура дикварк + дикварк + антикварк, дикварк + трикварк и другие.[1].

Напишите отзыв о статье "Пентакварк"

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [elementy.ru/news/432531/Otkryt_adron_novogo_tipa_pentakvark_so_skrytym_ocharovaniem Открыт адрон нового типа — пентакварк со скрытым очарованием Игорь Иванов]
  2. ↑ [elementy.ru/lib/430525 Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции], ФИАН, 11 сентября 2007 года
  3. ↑ Dmitri Diakonov; Victor Petrov, Maxim Polyakov (1997). «Exotic anti-decuplet of baryons: prediction from chiral solitons». Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei 359 (3): 305-314. DOI:10.1007/s002180050406.
  4. ↑ 1 2 3 Петров В. Пентакварки // Наука и жизнь. — 2016. — № 3. — С. 20—24.
  5. ↑ [www.membrana.ru/lenta/?1866 Японские учёные обнаружили пятикварковые субатомные частицы] // «Мембрана», 1.07.2003
  6. ↑ П. Ф. Ермолов, А. В. Кубаровский, В. А. Никитин, [www.rfbr.ru/default.asp?doc_id=28437 Поиски пентакварка продолжаются!!!] // 2007
  7. ↑ [elementy.ru/news/25604 Пентакварк — все-таки миф?] // Элементы", 22.04.2005
  8. ↑ [wwwinfo.jinr.ru/~jinrmag/win/2009/12/me12.htm Рур, пентакварки и NICA] // газета «Дубна», № 12-13, 20.03.2009
  9. ↑ [arxiv.org/abs/0812.1035 LEPS Collaboration (T. Nakano et al.), Evidence of the Θ+ in the γd → K+K−pn reaction, Phys. Rev. C79 025210, 2009, arXiv:0812.1035 [nucl-ex].]
  10. ↑ [www.nkj.ru/news/29416/ Пентакварк открыт окончательно]
  11. ↑ [lenta.ru/news/2015/07/14/cern/ В ЦЕРНе открыли предсказанный российскими физиками пентакварк]
  12. ↑ [www.svoboda.org/content/article/27134115.html Кварки: больше трех — собираться ] // 18.07.2015
  13. ↑ [lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/en/Physics/WhereIsAntimatter-en.html Where has all the antimatter gone?]. CERN/LHCb (2008). Проверено 15 июля 2015.
  14. ↑ G. Amit. [www.newscientist.com/article/dn27892-pentaquark-discovery-at-lhc-shows-long-sought-new-form-of-matter/ Pentaquark discovery at LHC shows long-sought new form of matter]. New Scientist (14 July 2015). Проверено 14 июля 2015.
  15. ↑ [lenta.ru/news/2016/08/19/pentaquark/ Физики подтвердили открытие пентакварка]
  16. ↑ [elementy.ru/novosti_nauki/432817/Tyazhelyy_pentakvark_okonchatelno_podtverzhden Тяжелый пентакварк окончательно подтвержден]
  17. ↑ Ф. Никитиу [www1.jinr.ru/Archive/Pepan/1981-v12/v-12-4/1.htm Методы определения резонансов в фазовом анализе] // ЭЧАЯ 12, 805 (1981)

Ссылки

  • [ufn.ru/ru/news/2015/8/ Обнаружен пентакварк] // УФН, июль 2015
  • [trv-science.ru/2013/03/26/v-poiskakh-pentakvarka/ В поисках пентакварка] // «Троицкий вариант», 26.03.2013
  • [www.computerra.ru/xterra/272248/ Частица о пяти кварках — фантазия или реальность?] // «Компьютерра», 6.06.2006
  • [web.archive.org/web/20050818025552/www.chtonovogo.ru/magarticle.php?id=130 Пять в одном] // Журнал «Что нового в науке и технике»
  • [www.gazeta.ru/science/2015/07/14_a_7638805.shtml «У бозона Хиггса не было отрицательной репутации, как у нашего пентакварка»] // 14 июля 2015

Отрывок, характеризующий Пентакварк

Генерал, принимая приглашение полковника на турнир храбрости, выпрямив грудь и нахмурившись, поехал с ним вместе по направлению к цепи, как будто всё их разногласие должно было решиться там, в цепи, под пулями. Они приехали в цепь, несколько пуль пролетело над ними, и они молча остановились. Смотреть в цепи нечего было, так как и с того места, на котором они прежде стояли, ясно было, что по кустам и оврагам кавалерии действовать невозможно, и что французы обходят левое крыло. Генерал и полковник строго и значительно смотрели, как два петуха, готовящиеся к бою, друг на друга, напрасно выжидая признаков трусости. Оба выдержали экзамен. Так как говорить было нечего, и ни тому, ни другому не хотелось подать повод другому сказать, что он первый выехал из под пуль, они долго простояли бы там, взаимно испытывая храбрость, ежели бы в это время в лесу, почти сзади их, не послышались трескотня ружей и глухой сливающийся крик. Французы напали на солдат, находившихся в лесу с дровами. Гусарам уже нельзя было отступать вместе с пехотой. Они были отрезаны от пути отступления налево французскою цепью. Теперь, как ни неудобна была местность, необходимо было атаковать, чтобы проложить себе дорогу.
Эскадрон, где служил Ростов, только что успевший сесть на лошадей, был остановлен лицом к неприятелю. Опять, как и на Энском мосту, между эскадроном и неприятелем никого не было, и между ними, разделяя их, лежала та же страшная черта неизвестности и страха, как бы черта, отделяющая живых от мертвых. Все люди чувствовали эту черту, и вопрос о том, перейдут ли или нет и как перейдут они черту, волновал их.
Ко фронту подъехал полковник, сердито ответил что то на вопросы офицеров и, как человек, отчаянно настаивающий на своем, отдал какое то приказание. Никто ничего определенного не говорил, но по эскадрону пронеслась молва об атаке. Раздалась команда построения, потом визгнули сабли, вынутые из ножен. Но всё еще никто не двигался. Войска левого фланга, и пехота и гусары, чувствовали, что начальство само не знает, что делать, и нерешимость начальников сообщалась войскам.
«Поскорее, поскорее бы», думал Ростов, чувствуя, что наконец то наступило время изведать наслаждение атаки, про которое он так много слышал от товарищей гусаров.
– С Богом, г'ебята, – прозвучал голос Денисова, – г'ысыо, маг'ш!
В переднем ряду заколыхались крупы лошадей. Грачик потянул поводья и сам тронулся.
Справа Ростов видел первые ряды своих гусар, а еще дальше впереди виднелась ему темная полоса, которую он не мог рассмотреть, но считал неприятелем. Выстрелы были слышны, но в отдалении.
– Прибавь рыси! – послышалась команда, и Ростов чувствовал, как поддает задом, перебивая в галоп, его Грачик.
Он вперед угадывал его движения, и ему становилось все веселее и веселее. Он заметил одинокое дерево впереди. Это дерево сначала было впереди, на середине той черты, которая казалась столь страшною. А вот и перешли эту черту, и не только ничего страшного не было, но всё веселее и оживленнее становилось. «Ох, как я рубану его», думал Ростов, сжимая в руке ефес сабли.
– О о о а а а!! – загудели голоса. «Ну, попадись теперь кто бы ни был», думал Ростов, вдавливая шпоры Грачику, и, перегоняя других, выпустил его во весь карьер. Впереди уже виден был неприятель. Вдруг, как широким веником, стегнуло что то по эскадрону. Ростов поднял саблю, готовясь рубить, но в это время впереди скакавший солдат Никитенко отделился от него, и Ростов почувствовал, как во сне, что продолжает нестись с неестественною быстротой вперед и вместе с тем остается на месте. Сзади знакомый гусар Бандарчук наскакал на него и сердито посмотрел. Лошадь Бандарчука шарахнулась, и он обскакал мимо.
«Что же это? я не подвигаюсь? – Я упал, я убит…» в одно мгновение спросил и ответил Ростов. Он был уже один посреди поля. Вместо двигавшихся лошадей и гусарских спин он видел вокруг себя неподвижную землю и жнивье. Теплая кровь была под ним. «Нет, я ранен, и лошадь убита». Грачик поднялся было на передние ноги, но упал, придавив седоку ногу. Из головы лошади текла кровь. Лошадь билась и не могла встать. Ростов хотел подняться и упал тоже: ташка зацепилась за седло. Где были наши, где были французы – он не знал. Никого не было кругом.
Высвободив ногу, он поднялся. «Где, с какой стороны была теперь та черта, которая так резко отделяла два войска?» – он спрашивал себя и не мог ответить. «Уже не дурное ли что нибудь случилось со мной? Бывают ли такие случаи, и что надо делать в таких случаях?» – спросил он сам себя вставая; и в это время почувствовал, что что то лишнее висит на его левой онемевшей руке. Кисть ее была, как чужая. Он оглядывал руку, тщетно отыскивая на ней кровь. «Ну, вот и люди, – подумал он радостно, увидав несколько человек, бежавших к нему. – Они мне помогут!» Впереди этих людей бежал один в странном кивере и в синей шинели, черный, загорелый, с горбатым носом. Еще два и еще много бежало сзади. Один из них проговорил что то странное, нерусское. Между задними такими же людьми, в таких же киверах, стоял один русский гусар. Его держали за руки; позади его держали его лошадь.
«Верно, наш пленный… Да. Неужели и меня возьмут? Что это за люди?» всё думал Ростов, не веря своим глазам. «Неужели французы?» Он смотрел на приближавшихся французов, и, несмотря на то, что за секунду скакал только затем, чтобы настигнуть этих французов и изрубить их, близость их казалась ему теперь так ужасна, что он не верил своим глазам. «Кто они? Зачем они бегут? Неужели ко мне? Неужели ко мне они бегут? И зачем? Убить меня? Меня, кого так любят все?» – Ему вспомнилась любовь к нему его матери, семьи, друзей, и намерение неприятелей убить его показалось невозможно. «А может, – и убить!» Он более десяти секунд стоял, не двигаясь с места и не понимая своего положения. Передний француз с горбатым носом подбежал так близко, что уже видно было выражение его лица. И разгоряченная чуждая физиономия этого человека, который со штыком на перевес, сдерживая дыханье, легко подбегал к нему, испугала Ростова. Он схватил пистолет и, вместо того чтобы стрелять из него, бросил им в француза и побежал к кустам что было силы. Не с тем чувством сомнения и борьбы, с каким он ходил на Энский мост, бежал он, а с чувством зайца, убегающего от собак. Одно нераздельное чувство страха за свою молодую, счастливую жизнь владело всем его существом. Быстро перепрыгивая через межи, с тою стремительностью, с которою он бегал, играя в горелки, он летел по полю, изредка оборачивая свое бледное, доброе, молодое лицо, и холод ужаса пробегал по его спине. «Нет, лучше не смотреть», подумал он, но, подбежав к кустам, оглянулся еще раз. Французы отстали, и даже в ту минуту как он оглянулся, передний только что переменил рысь на шаг и, обернувшись, что то сильно кричал заднему товарищу. Ростов остановился. «Что нибудь не так, – подумал он, – не может быть, чтоб они хотели убить меня». А между тем левая рука его была так тяжела, как будто двухпудовая гиря была привешана к ней. Он не мог бежать дальше. Француз остановился тоже и прицелился. Ростов зажмурился и нагнулся. Одна, другая пуля пролетела, жужжа, мимо него. Он собрал последние силы, взял левую руку в правую и побежал до кустов. В кустах были русские стрелки.


Пехотные полки, застигнутые врасплох в лесу, выбегали из леса, и роты, смешиваясь с другими ротами, уходили беспорядочными толпами. Один солдат в испуге проговорил страшное на войне и бессмысленное слово: «отрезали!», и слово вместе с чувством страха сообщилось всей массе.
– Обошли! Отрезали! Пропали! – кричали голоса бегущих.
Полковой командир, в ту самую минуту как он услыхал стрельбу и крик сзади, понял, что случилось что нибудь ужасное с его полком, и мысль, что он, примерный, много лет служивший, ни в чем не виноватый офицер, мог быть виновен перед начальством в оплошности или нераспорядительности, так поразила его, что в ту же минуту, забыв и непокорного кавалериста полковника и свою генеральскую важность, а главное – совершенно забыв про опасность и чувство самосохранения, он, ухватившись за луку седла и шпоря лошадь, поскакал к полку под градом обсыпавших, но счастливо миновавших его пуль. Он желал одного: узнать, в чем дело, и помочь и исправить во что бы то ни стало ошибку, ежели она была с его стороны, и не быть виновным ему, двадцать два года служившему, ни в чем не замеченному, примерному офицеру.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Пентакварк&oldid=81383026»