Пентакварк

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пентакварк
Символ: Pc
Pentaquark.svg
Открытая в 2015 году частица из пяти кварков
Состав: 5 кварков:
u, u, d, c, c[1]
Семья: Фермион
Группа: Барион, адрон, резонанс
Участвует во взаимодействиях: Гравитационное[2]
Теоретически обоснована: Мюррей Гелл-Манн (1964)
Обнаружена: Большой адронный коллайдер (2015)
В честь кого или чего названа: Пять кварков
Масса: Pc(4450)+: 4450
МэВ[1]
Pc(4380)+: 4380
МэВ[1]
Ширина распада: Pc(4450)+: 40
МэВ[1]
Pc(4380)+: 200
МэВ[1]
Барионное число: 1
Лептонное число: 0
B−L: 1
Спин: Pc(4450)+: 5/2[1]
Pc(4380)+: 3/2[1] ħ
Чётность: Pc(4450)+: +[1]
Pc(4380)+: -[1]
Очарование: 0
Гиперзаряд: 1
Слабый гиперзаряд: 1

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].

Свойства[править | править вики-текст]

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[3] 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].

История[править | править вики-текст]

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. Экспериментально существование пентакварка, 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.

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[4] 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)[5][6].

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[7]. Эксперименты по поиску пентакварков продолжаются.

14 июля 2015 г. учёные из коллаборации LHCb сообщили об открытии пентакварков в результате столкновений протонов при энергиях до восьми тераэлектронвольт на Большом адронном коллайдере[8]. Поиск пентакварков не был объектом эксперимента LHCb (который прежде всего предназначен для исследования асимметрии материи и антиматерии)[9], и несомненное открытие пентакварков было описано представителем ЦЕРН как «случайность» и «нечто удивительное, что мы случайно нашли»[10].

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]