PROFILPELAJAR.COM

Пентакварк (P
c)
Пентакварк (P; c)
	; Открытая в 2015 году частица из пяти кварков
Состав	5 кварков:; u, u, d, c, c
Семья	Фермион
Группа	Барион, адрон, резонанс
Участвует во взаимодействиях	Гравитационное Сильное
Масса	P; c(4450)+: 4450; МэВ/с^2; P; c(4380)+: 4380; МэВ/с^2
Ширина распада	P; c(4450)+: 40; МэВ; P; c(4380)+: 200; МэВ
Теоретически обоснована	Мюррей Гелл-Манн (1964)
Обнаружена	Большой адронный коллайдер (2015)
В честь кого или чего названа	Пять кварков
Квантовые числа
Барионное число	1
Лептонное число	0
B−L	1
Спин	P; c(4450)+: 5/2; P; c(4380)+: 3/2 ħ
Чётность	P; c(4450)+: +; P; c(4380)+: −
Очарование	0
Гиперзаряд	1
Слабый гиперзаряд	1
	Медиафайлы на Викискладе

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].

История

Возможность существования адронов, включающих больше кварков, чем минимально необходимо (три кварка или пара кварк-антикварк), была рассмотрена ещё авторами кварковой модели Гелл-Маном (в 1964 году) и Цвейгом. Модель барионов, состоящих из 4 кварков и 1 антикварка, была рассмотрена в конце 1970-х годов. Название «пентакварк» для этих частиц было предложено израильским физиком Хэрри (Цви) Липкиным (англ.) в 1987 году^[3].

В 1997 году Дмитрий Дьяконов, Виктор Петров и Максим Поляков предложили теорию, предсказывающую существование пентакварков (экзотический антидекуплет) из лёгких кварков и их свойства^[4]^[5]. Экспериментально существование пентакварка в месте, предсказанном теорией 1997 года,^[5] 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^[6].

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^[7] 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)^[8]^[9].

В конечном итоге, в большинстве экспериментов (например HERA-B^[10], 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^[11]. Эксперименты по поиску пентакварков продолжались.

14 июля 2015 года учёные из коллаборации LHCb сообщили об открытии пентакварков в результате столкновений протонов при энергиях до восьми тераэлектронвольт (при распаде лямбда-бариона^[12]) на Большом адронном коллайдере^[13]^[14]^[3], пентакварки такого типа и в таком месте до того никто не предсказывал^[5]. Поиск пентакварков не был объектом эксперимента LHCb (который прежде всего предназначен для исследования асимметрии материи и антиматерии)^[15], и несомненное открытие пентакварков было описано представителем ЦЕРН как «случайность» и «нечто удивительное, что мы случайно нашли»^[16].

18 августа 2016 года LHCb подтвердила открытие пентакварка в статье в Nature^[17]. В статье указано, что за год данные были исследованы независимым от представлений о пентакварках образом и необходимость в объяснении результатов введением пентакварков на уровне статистической значимости около 10σ (стандартных отклонений)^[18].

Свойства

Кварковый состав u, u, d, c, c. Всего было открыто одновременно 2 представителя группы: P
c(4450)⁺ и P
c(4380)⁺. Массы у них 4450 МэВ и 4380 МэВ соответственно, ширина распада 40 МэВ и 200 МэВ, спин 5/2 и 3/2, чётность + и −.

В результате проверки диаграммой Аргана^[19] про P
c(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].

Примечания

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ Открыт адрон нового типа — пентакварк со скрытым очарованием Игорь Иванов (неопр.). Дата обращения: 17 июля 2015. Архивировано 17 июля 2015 года.
↑ Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивная копия от 15 июля 2015 на Wayback Machine, ФИАН, 11 сентября 2007 года
↑ ¹ ² R. Aaij et al. (LHCb Collaboration). Observation of J/ψp Resonances Consistent with Pentaquark States in Λ0
b → J/ψK⁻p Decays // Phys. Rev. Lett. — 2015. — Vol. 115. — P. 072001. — doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001.
↑ Dmitri Diakonov; Victor Petrov, Maxim Polyakov. Exotic anti-decuplet of baryons: prediction from chiral solitons (англ.) // Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei : journal. — 1997. — Vol. 359, no. 3. — P. 305—314. — doi:10.1007/s002180050406.
↑ ¹ ² ³ Петров В. Пентакварки (рус.) // Наука и жизнь. — 2016. — № 3. — С. 20—24. Архивировано 25 апреля 2016 года.
↑ Японские учёные обнаружили пятикварковые субатомные частицы Архивная копия от 12 июня 2010 на Wayback Machine // «Мембрана», 1.07.2003
↑ П. Ф. Ермолов, А. В. Кубаровский, В. А. Никитин, Поиски пентакварка продолжаются! // 2007
↑ Пентакварк — всё-таки миф? Архивная копия от 27 мая 2008 на Wayback Machine // Элементы", 22.04.2005
↑ Рур, пентакварки и NICA Архивная копия от 20 июня 2013 на Wayback Machine // газета «Дубна», № 12-13, 20.03.2009
↑ ИФВЭ, Эксперимент HERA (неопр.). Дата обращения: 25 ноября 2021. Архивировано 25 ноября 2021 года.
↑ LEPS Collaboration (T. Nakano et al.), Evidence of the Θ⁺ in the γd → K⁺K⁻pn reaction, Phys. Rev. C79 025210, 2009, arXiv:0812.1035 [nucl-ex]. (неопр.) Дата обращения: 10 сентября 2009. Архивировано 3 мая 2015 года.
↑ Пентакварк открыт окончательно (неопр.). Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 25 августа 2016 года.
↑ В ЦЕРНе открыли предсказанный российскими физиками пентакварк (неопр.). Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 16 июля 2015 года.
↑ Кварки: больше трех — собираться Архивная копия от 8 сентября 2015 на Wayback Machine // 18.07.2015
↑ Where has all the antimatter gone? (неопр.) CERN/LHCb (2008). Дата обращения: 15 июля 2015. Архивировано 4 апреля 2020 года.
↑ G. Amit. Pentaquark discovery at LHC shows long-sought new form of matter (неопр.). New Scientist (14 июля 2015). Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 8 ноября 2020 года.
↑ Физики подтвердили открытие пентакварка (неопр.). Дата обращения: 21 августа 2016. Архивировано 20 августа 2016 года.
↑ Тяжелый пентакварк окончательно подтвержден (неопр.). Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 26 августа 2016 года.
↑ Ф. Никитиу Методы определения резонансов в фазовом анализе Архивная копия от 10 мая 2018 на Wayback Machine // ЭЧАЯ 12, 805 (1981)

Ссылки

Обнаружен пентакварк Архивная копия от 8 сентября 2015 на Wayback Machine // УФН, июль 2015
В поисках пентакварка Архивная копия от 11 мая 2013 на Wayback Machine // «Троицкий вариант», 26.03.2013
Частица о пяти кварках — фантазия или реальность? // «Компьютерра», 6.06.2006
Пять в одном // Журнал «Что нового в науке и технике»
«У бозона Хиггса не было отрицательной репутации, как у нашего пентакварка» Архивная копия от 22 июля 2015 на Wayback Machine // 14 июля 2015
Физики увидели новый пентакварк и «раздвоение» старого Архивная копия от 24 июля 2020 на Wayback Machine.

[elementy2015-1] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ Открыт адрон нового типа — пентакварк со скрытым очарованием Игорь Иванов (неопр.). Дата обращения: 17 июля 2015. Архивировано 17 июля 2015 года.

[elementyGrav-2] Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции Архивная копия от 15 июля 2015 на Wayback Machine, ФИАН, 11 сентября 2007 года

[LHCb2015PRL-3] ¹ ² R. Aaij et al. (LHCb Collaboration). Observation of J/ψp Resonances Consistent with Pentaquark States in Λ0
b → J/ψK⁻p Decays // Phys. Rev. Lett. — 2015. — Vol. 115. — P. 072001. — doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001.

[4] Dmitri Diakonov; Victor Petrov, Maxim Polyakov. Exotic anti-decuplet of baryons: prediction from chiral solitons (англ.) // Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei : journal. — 1997. — Vol. 359, no. 3. — P. 305—314. — doi:10.1007/s002180050406.

[NiZh-5] ¹ ² ³ Петров В. Пентакварки (рус.) // Наука и жизнь. — 2016. — № 3. — С. 20—24. Архивировано 25 апреля 2016 года.

[6] Японские учёные обнаружили пятикварковые субатомные частицы Архивная копия от 12 июня 2010 на Wayback Machine // «Мембрана», 1.07.2003

[7] П. Ф. Ермолов, А. В. Кубаровский, В. А. Никитин, Поиски пентакварка продолжаются! // 2007

[8] Пентакварк — всё-таки миф? Архивная копия от 27 мая 2008 на Wayback Machine // Элементы", 22.04.2005

[9] Рур, пентакварки и NICA Архивная копия от 20 июня 2013 на Wayback Machine // газета «Дубна», № 12-13, 20.03.2009

[10] ИФВЭ, Эксперимент HERA (неопр.). Дата обращения: 25 ноября 2021. Архивировано 25 ноября 2021 года.

[11] LEPS Collaboration (T. Nakano et al.), Evidence of the Θ⁺ in the γd → K⁺K⁻pn reaction, Phys. Rev. C79 025210, 2009, arXiv:0812.1035 [nucl-ex]. (неопр.) Дата обращения: 10 сентября 2009. Архивировано 3 мая 2015 года.

[12] Пентакварк открыт окончательно (неопр.). Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 25 августа 2016 года.

[13] В ЦЕРНе открыли предсказанный российскими физиками пентакварк (неопр.). Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 16 июля 2015 года.

[14] Кварки: больше трех — собираться Архивная копия от 8 сентября 2015 на Wayback Machine // 18.07.2015

[15] Where has all the antimatter gone? (неопр.) CERN/LHCb (2008). Дата обращения: 15 июля 2015. Архивировано 4 апреля 2020 года.

[16] G. Amit. Pentaquark discovery at LHC shows long-sought new form of matter (неопр.). New Scientist (14 июля 2015). Дата обращения: 14 июля 2015. Архивировано 8 ноября 2020 года.

[17] Физики подтвердили открытие пентакварка (неопр.). Дата обращения: 21 августа 2016. Архивировано 20 августа 2016 года.

[18] Тяжелый пентакварк окончательно подтвержден (неопр.). Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано 26 августа 2016 года.

[19] Ф. Никитиу Методы определения резонансов в фазовом анализе Архивная копия от 10 мая 2018 на Wayback Machine // ЭЧАЯ 12, 805 (1981)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

PROFILPELAJAR.COM

Пентакварк

Содержание

История

Свойства

Примечания

Ссылки

Read other articles:

Four Ladies (Serial TV)

France–Germany relations

Courances

Tabung reaksi

Brothers to the Rescue

Valtteri Moren

Asyur bin Sem

コルク

Державний комітет телебачення і радіомовлення України

Caritas Italiana

1900年美國總統選舉

Lista de primeiros-ministros da França

聖克里斯多福及尼維斯

سفارة السويد في بلغاريا

Karma (character)

Tentara Kemerdekaan Kachin

Rothenburg ob der Tauber

غزوة ذي قرد

Kazakhstan

Max Shachtman