Pentakwark
Pentakwark–cząstka elementarna,hadron egzotycznyzłożony z pięciukwarków:czterech zwykłych i jednegoantykwarka(lub odwrotnie). Przed eksperymentami potwierdzającymi z wysokim prawdopodobieństwem istnienie pentakwarków uznawano, że kwarki mogą występować jedynietrójkami(trzy kwarki lub trzy antykwarki) lubparami(jeden kwark i jeden antykwark).
W 2015 roku eksperymentLHCbz wysokim poziomem prawdopodobieństwa potwierdził istnienie pentakwarków.
Historia
[edytuj|edytuj kod]Możliwość istnienia hadronów złożonych z więcej niż trzech kwarków dopuszczał w swoim modelu z 1964 rokuMurray Gell-Mann[1].W 1976 rokuRobert Jaffezaproponował ilościowy model cząstki złożonej z dwóch kwarków i dwóch antykwarków[2],w 1979 rokuDaniel Strottmanrozszerzył ten model obarionyzłożone z czterech kwarków i jednegoantykwarka[3].Nazwę „pentakwark” wprowadziłHarry Lipkinw 1987 roku[4].
Badania
[edytuj|edytuj kod]W 2003 roku cztery zespoły fizyków opublikowały wyniki badań wskazujące na istnienie cząstki, którą nazwano pentakwarkiem teta plus (Θ+)[5].Odkrycia tego dokonały zespołyTakashi NakanoorazKena Hicksa.Fizycy oświetlilipromieniami gammajądra atomów węgla[6],tworzącplazmę kwarkowo-gluonową,stan materii podobny do tego z pierwszych chwil poWielkim Wybuchu.W powstałym przy tym doświadczeniu pęku cząstek wykryto sygnał przypisany cząstce Θ+,o masie 1540 MeV/c2.Miała ona miećdziwność+1 (czyli zawieraćantykwarks),liczbę barionową+1 (czyli zawierać o 3 więcej kwarków niż antykwarków) i ładunek +1. Takieliczby kwantoweoznaczały, 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 zJefferson Labprzeprowadzili 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].
W 2015 roku eksperyment LHCb prowadzony w ośrodku naukowo-badawczymCERNwykazał z wysokim poziomem prawdopodobieństwa występowanie pentakwarków w reakcjach rozpadu barionów pięknychΛb.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 touudcc[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
[edytuj|edytuj kod]- ↑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.).
- ↑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.).
- ↑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.).
- ↑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.).
- ↑Four labs find five-quark particle.CERN Courier, 2003-09-03. [dostęp 2014-04-13].(ang.).
- ↑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.
- ↑abcW.-M. Yaoet 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.
- ↑Is It or Isn't It? Pentaquark Debate Heats Up.Jefferson Lab, 2005-04-20. [dostęp 2014-04-13].
- ↑Higher Precision Analysis Doesn't Yield Pentaquark.Jefferson Lab, 2005-06-01. [dostęp 2014-04-13].
- ↑CERN’s LHCb experiment reports observation of exotic pentaquark particles.CERN, 2015-07-14. [dostęp 2015-07-14].
- ↑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
[edytuj|edytuj kod]
Don Lincoln,Pentaquarks(ang.),kanałFermilabunaYouTube,18 sierpnia 2015 [dostęp 2023-05-21].