Pentakwark

Schemat budowy pentakwarka: trzy kwarki walencyjne mają kolory sumujące się do białego, a czwarty kwark ma kolor będący parą do antykoloru antykwarka (żółty reprezentuje tu kolor antyniebieski); linie faliste oznaczają gluony przenoszące oddziaływanie silne

Pentakwark – cząstka elementarna, hadron egzotyczny złożony z pięciu kwarków: czterech zwykłych i jednego antykwarka (lub odwrotnie). Przed eksperymentami potwierdzającymi z wysokim prawdopodobieństwem istnienie pentakwarków uznawano, że kwarki mogą występować jedynie trójkami (trzy kwarki lub trzy antykwarki) lub parami (jeden kwark i jeden antykwark).

W 2015 roku eksperyment LHCb z wysokim poziomem prawdopodobieństwa potwierdził istnienie pentakwarków.

Historia

Możliwość istnienia hadronów złożonych z więcej niż trzech kwarków dopuszczał w swoim modelu z 1964 roku Murray Gell-Mann[1]. W 1976 roku Robert Jaffe zaproponował ilościowy model cząstki złożonej z dwóch kwarków i dwóch antykwarków[2], w 1979 roku Daniel Strottman rozszerzył ten model o bariony złożone z czterech kwarków i jednego antykwarka[3]. Nazwę „pentakwark” wprowadził Harry Lipkin w 1987 roku[4].

Badania

W 2003 roku cztery zespoły fizyków opublikowały wyniki badań wskazujące na istnienie cząstki, którą nazwano pentakwarkiem teta plus (Θ+)[5]. Odkrycia tego dokonały zespoły Takashi Nakano oraz Kena Hicksa. Fizycy oświetlili promieniami gamma jądra atomów węgla[6], tworząc plazmę kwarkowo-gluonową, stan materii podobny do tego z pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu. W powstałym przy tym doświadczeniu pęku cząstek wykryto sygnał przypisany cząstce Θ+, o masie 1540 MeV/c2. Miała ona mieć dziwność +1 (czyli zawierać antykwark s), liczbę barionową +1 (czyli zawierać o 3 więcej kwarków niż antykwarków) i ładunek +1. Takie liczby kwantowe oznaczały, że musi ona składać się z pięciu kwarków: dwóch dolnych, dwóch górnych oraz antykwarka dziwnego (uudds). Jednakże wkrótce po opublikowaniu pracy Nakano około dziesięć innych zespołów opublikowało wyniki badań wskazujące, że pentakwark teta jednak nie istnieje[7].

W następnych latach pojawiły się również doniesienia o odkryciu innych stanów związanych utworzonych przez pięć kwarków: Φ(1860) (ssddu) i Θc(3100)0 (uuddc). Sygnały te były jednak mniej istotne statystycznie, nie zyskały też potwierdzenia w dalszych, niezależnych eksperymentach[7].

Naukowcy z Jefferson Lab przeprowadzili dalsze badania nad otrzymywaniem cząstek Θ+ z pięćdziesięciokrotnie wyższą precyzją, dowodząc że pentakwark nie pojawia się w jednym kanale reakcji[8]. Dalsze analizy wykluczyły również jego występowanie w kolejnych, tym samym przecząc odkryciu[9]. Prawdopodobnie pozytywny sygnał był efektem niedoszacowania wkładu tła[7].

Diagram Feynmana odpowiadający rozpadowi cząstki Λb do kaonu i pentakwarku

W 2015 roku eksperyment LHCb prowadzony w ośrodku naukowo-badawczym CERN wykazał z wysokim poziomem prawdopodobieństwa występowanie pentakwarków w reakcjach rozpadu barionów pięknych Λb. Cząstka Pc(4450)+ jest widoczna jako wyraźny wierzchołek w danych, a istnienie drugiej, Pc(4380)+, jest konieczne do pełnego opisu uzyskanych danych. Skład kwarkowy cząstek to uudcc[10].

Oprócz pentakwarków istnieją jeszcze inne stany związane składające się z 5 kwarków, na przykład Λ(1405), czyli stan związany nukleonu i antykaonu[11].

Przypisy

  1. ↑ M. Gell-Mann. A schematic model of baryons and mesons. „Physics Letters”. 8 (3), s. 214–215, 1964. DOI: 10.1016/S0031-9163(64)92001-3. (ang.). 
  2. ↑ R. J. Jaffe. Multiquark hadrons. I. Phenomenology of Q2Q2 mesons. „Physical Review D”. 15 (1), s. 267–280, 1977. DOI: 10.1103/PhysRevD.15.267. (ang.). 
  3. ↑ D. Strottman. Multiquark baryons and the MIT bag model. „Physical Review D”. 20 (3), s. 748–767, 1979. DOI: 10.1103/PhysRevD.20.748. (ang.). 
  4. ↑ Harry J. Lipkin. New possibilities for exotic hadrons — anticharmed strange baryons. „Physics Letters B”. 195 (3), s. 484–488, 1987. DOI: 10.1016/0370-2693(87)90055-4. (ang.). 
  5. ↑ Four labs find five-quark particle. CERN Courier, 2003-09-03. [dostęp 2014-04-13]. (ang.).
  6. ↑ Nakano, T., Ahn, D. S., Ahn, J. K., Akimune, H. i inni. Evidence for a narrow S=+ 1 baryon resonance in photoproduction from the neutron. „Physical Review Letters”. 91 (1), s. 012002, 2003. DOI: 10.1103/PhysRevLett.91.012002. 
  7. ↑ a b c W.-M. Yao et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics: Θ+. „Journal of Physics G”. 33, s. 1, 2006. DOI: 10.1088/0954-3899/33/1/001. Bibcode: 2006JPhG...33....1Y. 
  8. ↑ Is It or Isn't It? Pentaquark Debate Heats Up. Jefferson Lab, 2005-04-20. [dostęp 2014-04-13].
  9. ↑ Higher Precision Analysis Doesn't Yield Pentaquark. Jefferson Lab, 2005-06-01. [dostęp 2014-04-13].
  10. ↑ CERN’s LHCb experiment reports observation of exotic pentaquark particles. CERN, 2015-07-14. [dostęp 2015-07-14].
  11. ↑ Jonathan M.M. Hall, Light-quark contributions to the magnetic form factor of the Λ(1405), „Physical Review D”, 95 (5), 2017, DOI: 10.1103/PhysRevD.95.054510 [dostęp 2018-06-21].

Linki zewnętrzne

Cząstki w fizyce
Elementarne
Fermiony
Kwarki
Leptony
Bozony
Cechowania
Skalar
Inne
Hipotetyczne
Superpartnerzy
Inne
Złożone
Hadrony
Bariony / Hiperony
Mezony / Kwarkonia
Inne
Hipotetyczne
Hadrony egzotyczne
Interpretacja
Kwazicząstki
Elektrony i dziury
Fonony i pokrewne
Separacja spinowo-ładunkowa
Odpowiedniki cz. elementarnych
Inne

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.
Kembali kehalaman sebelumnya