Tokie skirtingi tetrakvarki • Igoris Ivanovas • Mokslo-populiarios užduotys "Elementai" • Fizika

Toks skirtingas tetrakarkas

Užduotis

Pastaruoju metu LHCB bendradarbiavimas Didžiojo Hadrono Collider'yje gavo du svarbius rezultatus daugiabučių "Hadronų" fizikoje. Prieš metus ji galutinai įrodė keturkarko Z (4430) tikrovę su kvarco kompozicija \ ([u \ bar (d) c \ bar (c)] \) (1 pav., Kairėje) ir neseniai paskelbė pentakarko Pc(4450) daleles su kompozicija \ ([uudc \ bar (c)] \). Fiziniame žargonui abi šios dalelės vadinamos adronais su paslėptais žavesiais: juose yra užkasytos kvarkės ir tas pats kovos karkasas, ir nuo jų atsiranda sužadintų kvarkų poveikiai. Tačiau c-kvarkai yra sunkūs, o tai turi įtakos bendrai šių hadonų masėi.

Galima įsivaizduoti kitą variantą daugkarkas būklių maždaug tos pačios masės. Vietoj poros c-anti-c jie bus įtraukti du enchanted kvarkus (arba du enchanted antiquark). Tai yra, pavyzdžiui, dvigubo žavi tetrakarkas formos \ ([\ bar u \ bar d c c] \) (1 pav., Dešinėje) ir pentaquark \ ([u \ bar ud cc] \). Šios dalelės dar nėra eksperimentuotos, bet niekas neleidžia jiems teoriškai studijuoti. Visų pirma, galima paklausti: kaip dvigubo ir paslėptų žavesio daugiaplaukių hadonų savybės bus susijusios viena su kita?

Pav. 1. Du keturkarkai yra maždaug tokios pačios masės, kiekvienoje iš jų yra dvi sunkiosios ir dvi šviesos kvarkai: tetrakarkas su paslėptu žavesiu (kairėje) ir du kartus apsimestinis tetrakvark (dešinėje)

Įrodyk taiŠis dvigubai sužavėtas tetrakarkas turėtų būti labiau atsparus sunaikinimui nei tetrakarkas su paslėptais žavimis. Sužinok, ar tas pats argumentas bus naudingas pentaakvarams.


1 patarimas

Tetraquark gimė ir suskaido dėl stipraus sąveikos. Jo išskaidymas yra tiesiog kvarkų pertvarkymas į du mezonas, kurie tada sklendžia; patys kvarkai nepakeičia jų tipo. Todėl reikia suprasti, dėl kokios priežasties ši pergrupacija ir išplitimas yra sunkiai dvigubai sužavėto tetrakarko, palyginti su paslėptu apsupimu. Ir už tai turėtumėte galvoti apie tai, kokios jėgos veikia tarp kvarkų, taip pat apie tai, ką ir kaip jų didelė masinė įtaka.


2 patarimas

Pav. 2 Du kvarkai sąveikauja tarpusavyje keičiantis gliuonu pagal analogiją su tuo, kaip elektros sąnaudos sąveikauja tarpusavyje per fotonų mainus. Paveikslas iš straipsnio "Kvantinė chromodinamika"

Nors jėgos, jungiančios kvarkus su adronais, yra gana sudėtingos,Kai kurias sąveikos ypatybes galima suprasti pagal analogiją su įprastine elektrodinamika, kuriai priskiriami mokesčių pritraukimo ir atleidimo įstatymai. Ši analogija, žinoma, yra netiksli, taigi tam tikru momentu turėsite sustoti, tačiau ji padeda suprasti vieną modelį. Ir norint pritaikyti šią analogiją, bus naudinga iš naujo perskaityti užduotį Suderinti vandenilį ir priešvandenį.


Sprendimas

Paprastą simbolį \ (q \) apibūdiname šviesos kvarku, o sunkiųjų – \ (Q \); antikvarai, kaip įprasta, yra žymimi brūkšneliais: \ (\ bar q \) ir \ (\ bar Q \). Jei turime du sunkius ir du šviesius kvarkių derinius, o skilimas vyksta poromis, tuomet du sunkieji kvarkai gali išskridti kartu arba atskirai. Takarkarko su paslėptu žavesiu atveju \ ([q \ bar q Q \ bar Q] \) galimi abu skilimai: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \) ir \ ([q \ bar q] + [Q \ bar Q] \). Dvigubo žavi tetrakarko atveju yra tik pirmasis variantas: \ ([Q \ bar q] + [Q \ bar q] \). Antras variantas neįmanomas, nes du kvarkai negali sudaryti mezono; jis turi turėti tam tikrą kvarką ir tam tikrą antiquarką.

Dabar mes palyginame du lūžius: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \) ir \ ([q \ bar q] + [Q \ bar Q] \). Iš sprendimo dėl pertvarkymo problemos mes jau žinome, koks yra antrasis nusidėvėjimas.Jis yra suformuotas iš kartu sistemos dviejų sunkiųjų dalelių, kuris yra daug mažesnis nei \ ([Q \ baras Q] \) arba \ ([Q \ baras q] \) sistemos, ir todėl jis turi didesnę surišimo jėgos. Kitaip tariant, buvimas \ ([Q \ baras Q] \) Mezonas daro irimo \ ([Q \ baras q] + [Q \ bar Q] \) pateikta energetiškai daugiau palankios nei \ ([Q \ baras Q] + [Q \ bar q] \).

Dėl dvigubo sužavinto tetrakarko šis energiją tausojantis skilimas yra neįmanomas. Todėl toks tetrakarkas suskaidomas į mažiau patogią sistemą, dėl kurios sunku sulūžti. Rezultatas yra tai, kad, ceteris paribus, du kartus Enchanted Tetraquarks gyvens ilgiau nei Tetraquarks su paslėptu žavesio. Žinoma, stipri sąveika "hadone" kažkaip keičia šį vaizdą, bet bent jau čia aprašyta bendra tendencija turi egzistuoti.

Norėdami įspėti galimą klausimą, reikėtų paaiškinti, kad vienoje vietoje elektrodinaminė analogija nepavyksta. Be Elektrostatika du identiški kvarkai (ty panašios sąnaudos) visada atstumti vienas kitą, o kvarkų-Antiquark pora (ty skirtingai mokesčius) – traukia. Tvirtos sąveikos atveju modelis yra sudėtingesnis: viskas priklauso nuo to, kokie yra "spalviniai" kvarkai.Visų pirma, galima padaryti taip, kad dėl stiprios sąveikos abiejų kvarkų ir kvarko-antiquarko poros pritrauktų viena į kitą. Todėl elektrodinaminėje problemoje išmokta pamoka gali būti naudojama abiem atvejais.

Pentakarkų atveju atsiranda daugiau galimybių, todėl pastebėtas modelis neveikia. Kombinacija \ ([qqq Q \ bar Q] \) gali suskaidyti į bariono-mezono porą \ ([qqq] + [Q \ bar Q] \) arba \ ([qqQ] + [q \ bar Q] \) Pirmasis žlugimas yra energingiau palankesnis dėl kompaktinio sunkiojo mezono. Tačiau dvigubo apsupto pentakvarko \ ([qq \ bar q QQ] \) taip pat nėra kvailas: jis turi \ ([qQQ] + [q \ bar q] \) ir \ ([qqQ] + [Q \ bar q] \). Šiuo atveju galimas dviejų sunkių kvarkų glaudus ryšys, nes trečiasis kvarkas padeda jiems suvienyti baryoną (ši dalelė su kompozicija \ (dcc \) žymima \ (\ Xi_ (cc) ^ + \); beje, yra eksperimentinių užuominų apie jos buvimas).


Po žodžio

Multikarko hadonų fizika yra labai sunku tirti sritis. Pagrindinis sunkumas yra eksperimentinis: reikia surengti tinkamas sąlygas susidūrimams, generuoti daugkarko hadoną, o tada pripažinti jo lūžių. Bet net retais atvejaiskai patvirtinama daugkarko kompozicija, labai sunku suprasti, kokios struktūros yra dalelė – ar tai yra gryna daugkarko būklė bendroje "korpuse", ar tiesiog ant dviejų mezono sistemų sujungta hadono molekulė.

Kadangi labai mažai patikimų eksperimentų duomenų ir jų visuotinai pripažintų interpretacijų, beveik visi teiginiai apie juos tebevyksta teoristų. Čia nagrinėjamas pavyzdys – padidėjęs dvigubo enchantų tetrakarkų stabilumas – taip pat yra teoriškai prognozuojamas, bet dar eksperimentu netikrintas reiškinys. Tai buvo gauta ne tik kiekybinio samprotavimo lygmeniu, kaip ir šioje problemoje, bet ir kompleksinio kvarkso sąveikos modeliavimo pagalba. Vienas iš paskutinių straipsnių šia tema yra preprintas, kuris pasirodė šių metų gegužę, kuriame išsamiai išnagrinėta tokių sunkiųjų tetrakarkų egzistavimas ir stabilumas, tačiau tik su b-quarks vietoj c-kvarkų (3 pav.).

Pav. 3 Scheminė keturkarko konfigūracijos simbolis \ (qq \ bar b \ bar b \). Išeinantis plotas – šviesos kvarkų platinimo ir veikimo zona, rožinė sritis – b-kvarkų platinimo ir veikimo sritis. Raudonos linijos sąlygiškai parodo jėgos lauko vamzdelių, veikiančių tarp kvarkų, geometriją. Vaizdai pažymėti skaičiai "3" apibūdina kvarkų ir jų porų spalvų būklę. Vaizdas iš straipsnio arXiv: 1505.00613


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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