Мұндай әртүрлі тетракварки • Игорь Иванов • «Элементтер» бойынша ғылыми-танымал тапсырмалар • Физика

Мұндай әртүрлі тетрааккарақ

Тапсырма

Жақында Large Адрон коллайдерінде жұмыс істейтін LHCb ынтымақтастығы multiquark адрондарының физикасы бойынша екі маңызды нәтиже алды. Бір жыл бұрын ол ақырында тетрааккараның Z (4430) шындықты кварк құрамы (\ u \ bar % c \ bar %]) арқылы дәлелдеді (1-сурет, сол жақта) және жақын арада Pentaquark Pс(4450), композициясы бар бөлшектер [\ udc \ bar %]) бар. Физикалық jargonде бұл бөлшектердің екеуі жасырын әшекейленген адрондар деп аталады: оларда кварк және бірдей антикварка бар және оның үстіне күлді кварктарға тән әсерлері теңестіріледі. Алайда, c-кварктар ауыр және бұл адрондардың жалпы массасына әсер етеді.

Шамамен массасы бар көпкаквардық күйлердің тағы бір нұсқасын елестету мүмкін. C-анти-c жұбы орнына, олар екі сиқырлы кварк (немесе екі сиқырлы антикварка) қамтиды. Олар, мысалға, \ (\ \ bar u \ bar d c c] \) түріндегі қос таңбалы тетраакарк (1-сурет, оң жақта) және pentaquark \ ([u \ bar ud cc] \). Бұл бөлшектер әлі эксперименталды түрде ашық емес, бірақ олардың теориялық тұрғыдан зерттелуіне ешнәрсе кедергі келтірмейді. Атап айтқанда, сұрақ қоюға болады: көпқабатты адрондардың екі есе көп массасы мен жасырын әшекейлердің қасиеттері бір-бірімен қалай байланысады?

Сурет. 1. Екі тетраукарк шамамен бір массасы бар, олардың әрқайсысында екі ауыр және екі жарық кварк бар: жасырын шеберлігімен тетрааккарсол жақта) және екі рет сиқырлы тетракварк (оң жақта)

Оны дәлелдеуБұл қосарланған сиқырлы тетрааккара тетрааккарға қарағанда жасырын шеберліктерге қарағанда ыдырауға қарағанда төзімді болуы керек. Біліңдер, дәл сол дәлел pentaquarks үшін жұмыс істей ме ме?


1-кеңес

Тетрааккарка туындайды және күшті өзара байланысты ыдырайды. Оның ыдырауы – кварктің екі мезонға қайта орналасуы, содан кейін ұшып кетеді; кварктар өздерінің түрлерін өзгертпейді. Сондықтан жасырын сиқырлы адаммен салыстырғанда, бұл ретрансляция мен кеңейту екі рет сиқырлы тетраакарк үшін неге қиын екенін түсіну керек. Және бұл үшін сіз кварктар арасында қандай күштер әрекет ететінін, сондай-ақ олардың үлкен массасы қандай әсер ететінін ойластыруыңыз қажет.


2-кеңес

Сурет. 2 Екі кварк электрондардың фотонды алмасу арқылы бір-бірімен өзара әрекеттесуімен ұқсас глюон алмасу арқылы бір-бірімен өзара әрекеттеседі. Кванттық хромодинамикадан алынған сурет

Кварктарды адрондарға біріктіретін күштер өте күрделі болса да,Өзара әрекеттесудің кейбір ерекшеліктері әдеттегі электродинамикамен салыстырғанда, зарядтардың тартылу және көтерілу заңдарымен салыстыруға болады. Бұл ұқсастығы, әрине, дұрыс емес, сондықтан бір сәтте сіз тоқтағаныңыз жөн, бірақ бұл бір үлгіні түсінуге көмектеседі. Және осы ұқсастығын қолдану үшін, сутегі мен антиггидрді қайта құру тапсырманы қайта оқып шығу пайдалы болады.


Шешім

Жарық кваркты жалпы символы \ (q \) арқылы, ал ауыр (\ Q \); антикварки әдеттегідей сызықшалармен белгіленеді: \ (\ bar q \) және \ (\ bar Q \). Егер бізде екі ауыр және екі жеңіл кварк комбинациясы болса, онда ыдырау жұптарға өтеді, онда екі ауыр кварктар бір-бірімен немесе бөлек ұшып кетеді. Тетрауккарка жасырын шеберлігімен жағдайда \ ([q \ bar q Q \ bar Q] \) екі ыдырауы мүмкін: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \) және \ ([q \ bar q] + [Q \ bar Q] \). Екі жақты тетрааккарақ жағдайда тек бірінші нұсқа мүмкін: \ ([Q \ bar q] + [Q \ bar q] \). Екінші нұсқа мүмкін емес, өйткені екі кварк мезон құра алмайды; онда қандай да бір кварк және қандай да бір антикварка болуы керек.

Енді екі ыдырауды салыстырамыз: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \ және \ ([q \ bar q] + [Q \ bar Q] \). Зарядты қайта құру мәселесінің шешімінен біз екінші ыдыраудың жақсы екенін білеміз.Ол \ ([q \ bar Q] \) немесе \ ([q \ bar q] \) жүйесінен әлдеқайда ықшам болған екі ауыр бөлшектердің байланыстырылған жүйесін құрады, сондықтан ол жоғары байланыс күші бар. Басқаша айтқанда, \ ([Q \ bar Q] \) мезонның болуы \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar Q] \ [Q \ bar Q] + [Q \ bar Q] + [Q \ bar Q] \ \ bar q] \).

Екі еселенген тетракаркар үшін бұл қуатты тиімді ыдырауы мүмкін емес. Осылайша, мұндай тетрааккарка аздап ыңғайлы жүйеге ыдырайды, бұл оны бұзуды қиындатады. Нәтижесінде, бәрі бірдей, екі рет сиқырлы тетрагкарка жасырын әшекейлермен тетрааккардан ұзағырақ өмір сүреді. Әрине, адронның ішіндегі күшті өзара әрекеті осы суретті өзгертеді, бірақ мұнда сипатталған жалпы үрдіс болуы керек.

Мүмкін болатын мәселені ескерту үшін, бір жерде электродинамикалық ұқсастығы сәтсіздікке ұшырайды. Электростатикада екі бірдей кварктар (яғни зарядтар сияқты) үнемі шағылысады және кварк-антикваркар жұбы (яғни зарядтардың айырмашылығы) тартылады. Күшті өзара әрекеттесу жағдайында, үлгі күрделі болып табылады: барлығы «түстік» кварктардың қандай түріне байланысты.Атап айтқанда, бір-біріне күшті өзара байланысты екі кварк да, кварк-антикварка жұбы да тартылады. Сондықтан электродинамикалық мәселеден алынған сабақ екі жағдайда да қолданыла алады.

Пентакварктердің жағдайында көп мүмкіндіктер ашылады, сондықтан байқалған үлгі жұмыс істемейді. Комбинациясы \ ([qqq Q \ bar Q] \) барион-мезон жұпына \ ([qqq] + [Q \ bar Q] \) немесе \ ([qqQ] + [q \ bar Q] \) Шағын ыдыстың арқасында бірінші ыдырау энергетикалық жағынан қолайлы. Бірақ, екі сиқырлы pentaquark \ ([qq \ bar q QQ] \) ақ емес глупо: \ ([qQQ] + [q \ bar q] \ және \ ([qqQ] + [Q \ бар q] \). Бұл жағдайда екі ауыр кварктің тығыз байланысы мүмкін, себебі үшінші кварк оларға барионға біріктіруге көмектеседі (бұл бөлшектер [\ dcc \) композициясы бар \ (\ Xi_ % ^ + \), сонымен қатар экспериментальды кеңестер бар оның болуы).


Кейінгі сөз

Көпкөмек адрондарының физикасы – зерттеуге өте қиын аймақ. Негізгі қиындық – эксперименталды: соқтығысу үшін қолайлы жағдайлар жасау, көп кварктік адрон құру, содан кейін оның ыдырауын тану қажет. Бірақ тіпті сирек жағдайлардакөпкварды құрамының болуы расталғанда, ол бөлшектердің қандай құрылымы бар екендігін – бұл жалпы «қабықшада» таза көпқабық күйі немесе екі мезон жүйесімен байланыстырылған адроновый молекула екенін анықтау өте қиын.

Өте сенімді эксперименттік деректер және олардың жалпы қабылданған түсіндірмелері бар болғандықтан, олар туралы барлық мәлімдемелер бұрынғысынша теориялықтар тарапынан жасалады. Мұнда талданатын мысал – екі еселенген тетрааквардардың тұрақтылығының жоғарылауы – теориялық тұрғыдан болжанған, бірақ әлі эксперименталды түрде тексерілмеген құбылыс. Бұл мәселеде ғана емес, сондай-ақ кварктардын өзара әрекеттесуін кешенді сандық модельдеу арқылы сапалы ойлау деңгейінде ғана емес. Осы тақырыптағы соңғы мақалалардың бірі – биылғы жылдың мамыр айында пайда болған және осындай ауыр тетрааквардардың тұрақтылығы егжей-тегжейлі зерттелген, бірақ к-кварктардың орнына б-кваркпен ғана пайда болған препарат (Cурет 3).

Сурет. 3 Тетраакварда кварк конфигурациясының схемалық көрінісі (qq \ bar b \ bar b \). Жабылған аймақ – жарық кварктердің таралу аймағы мен әрекеті, қызғылт аймақ – b-кварктарының таралу аймағы және қолданылуы. Қызыл сызықтар кварктар арасында әрекет ететін күштік өріс түтіктерінің геометриясын шартты түрде көрсетеді. Суретте белгіленген «3» саны кварктардың және олардың жұптарының түсін күйін сипаттайды. Архивтің мақаласынан сурет: 1505.00613


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

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