Šādi dažādi tetrakvarki • Igors Ivanovs • Zinātniski populāri uzdevumi "Elementiem" • Fizika

Šāds cits tetrakavs

Uzdevums

Nesen LHCb sadarbība, strādājot pie Lielā adrona kolēģera, ir saņēmusi divus būtiskus rezultātus multiquarkharronu fizikā. Pirms gada viņa beidzot pierādīja tetraquark Z (4430) realitāti ar kvarca sastāvu \ ([u \ bar (d) c \ bar (c)] \) (1. att., Pa kreisi) un nesen paziņoja par pentaarkvaras Pc(4450), daļiņas ar kompozīciju \ ([uudc \ bar (c)] \). Fiziskajā žargonā abas šīs daļiņas tiek sauktas par adrondiem ar slēptiem burvjiem: tie satur enchanted biezputru un to pašu pretkarku, no kā arī izlīdzina sekas, kas raksturīgas enchanted quarks. Tomēr c-kvarki ir smagas, un tas ietekmē šo adrondu kopējo masu.

Varat iedomāties citu variantu daudzkarku stāvokļiem, kas ir aptuveni vienā un tajā pašā masā. Tā vietā, lai pāri c-anti-c, tie ietvers divas enchanted kvarki (vai divi enchanted antiquark). Tie ir, piemēram, formā \ ([\ bar u \ bar d c c] \) (1. att., Pa labi) un pentaquark \ ([u \ bar u dcc] \) divkāršais tetraakvars. Šīs daļiņas vēl nav eksperimentāli atvērtas, bet nekas neļauj tiem teorētiski izpētīt. Jo īpaši var uzdot jautājumu: kā vairāku karku hadonu īpašības, kuru aptuvenā masa ir vienāda ar dubultu un ar paslēptu piekariņu, ir savstarpēji saistītas?

Zīm. 1 Divas aptuveni vienas masas tetrakarkas, katrā no tām ir divas smagas un divas vieglas kvarkas: tetrakarks ar slēptu šarmu (pa kreisi) un divreiz enchanted tetrakvark (labajā pusē)

Pierādiet toKa dubultā enchanted tetraquark būtu izturīgāki pret sabrukšanu nekā tetraquark ar slēpto piekariņi. Uzziniet, vai tas pats arguments darbosies pentaakvariem.


1. padoms

Tetraquarks ir dzimis un sabojājies spēcīgas mijiedarbības dēļ. Tās sabrukšana ir vienkārši kvarku pārgrupēšana divos mezonos, kas pēc tam aizlido; paši kvarki nemaina to veidu. Tādēļ ir nepieciešams saprast, kādēļ šis pārgrupēšanās un paplašināšanās ir grūti divkāršā enchanted tetraquark salīdzinājumā ar slēpto enchanted kolēģi. Un tam ir jādomā par to, kādi spēki darbojas starp kvarkiem, kā arī par to, ko un kā ietekmē viņu lielā masa.


2. padoms

Zīm. 2 Divas kvarkas mijiedarbojas savā starpā, mainot gluonu, pēc analoģijas ar to, kā elektriskie maksājumi mijiedarbojas ar fotonu apmaiņu. Attēls no raksta "Kvantu hromodinamika"

Lai gan spēki, kas apvieno kvarkus adrondos, ir diezgan sarežģīti,Dažas mijiedarbības pazīmes var redzēt pēc analoģijas ar parasto elektrodinamiku, ar likumu pievilkšanas un atlaidināšanas maksas. Šī analoģija, protams, ir neprecīza, tādēļ kādā brīdī jums būs jāpārtrauc, bet tas palīdz saprast vienu modeli. Lai pielietotu šo analoģiju, būs noderīgi pārlasīt uzdevumu Pārkārtot ūdeņradi un antiūdeņus.


Šķīdums

Mēs apzīmē gaismas kvarca ar kopējo simbolu \ (q \), un smago vienu ar \ (Q \); Antiquarks kā parasti tiek apzīmēti ar defisēm: \ (\ bar q \) un \ (\ bar Q \). Ja mums ir divas smagas un divas vieglās kvarca kombinācijas, un sabrukšana notiek pa pāriem, tad divas smagās kvarkas var lidot prom vai nu kopā vai atsevišķi. Tetrakarkam ar slēptu šarmu: \ ([q \ bar q Q \ bar Q] \), abas nobīdes ir iespējamas: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \) un \ ([q \ bar q] + [Q \ bar Q] \). Divkāršā šarmētā tetrakavāra gadījumā ir iespējams tikai pirmais variants: \ ([Q \ bar q] + [Q \ bar q] \). Otrs variants nav iespējams, jo divas kvarkas nevar veidot mezoni; tajā jāietver sava veida kvarki un sava veida antiquark.

Tagad salīdzinām divus sadalījumus: \ ([q \ bar Q] + [Q \ bar q] \) un \ ([q \ bar q] + [Q \ bar Q] \). No maksu pārkārtošanas problēmas risinājuma mēs jau zinām, kas ir labs otrajam sabrukumam.Tas ir saistīta sistēma ar divām smagām daļiņām, kas ir daudz kompakta nekā sistēma \ ([q \ bar Q] \) vai \ ([q \ bar q] \), un tāpēc tai ir lielāka saistīšanās enerģija. Citiem vārdiem sakot, \ ([Q \ bar Q] \) mezona klātbūtne samazina \ ([q \ bar q] + [Q \ bar Q] \) enerģētiski labvēlīgāku nekā \ ([q \ bar Q] + [Q \ bārs q] \).

Šī dubultā enchanted tetraquark, šis energoefektīvs sabrukums nav iespējams. Tādēļ šāds tetraarkars izkristēs mazāk ērtai sistēmai, kas apgrūtina tā sabrukšanu. Rezultātā izrādās, ka, kad visas lietas ir vienādas, divreiz apsmicināts tetraakvars dzīvos ilgāk par tetrakarku ar slēptiem burvjiem. Protams, spēcīgā mijiedarbība adronā kādā veidā maina šo ainu, bet vismaz šeit aprakstītā vispārējā tendence ir jāeksistē.

Lai brīdinātu par iespējamo jautājumu, ir jāprecizē, ka vienā vietā elektrodinamiskā analoga neizdodas. Elektrostatikā vienmēr tiek atbaidīti divi identiski kvarki (tas ir, piemēram, maksa), un piesaista kvarka-antiquark pāri (tas ir, atšķirībā no maksām). Stiprās mijiedarbības gadījumā modelis ir daudz sarežģītāks: viss ir atkarīgs no tā, kāda veida "krāsas" ir kvarki.Jo īpaši ir iespējams panākt, lai spēcīgas mijiedarbības rezultātā abas divas kvarkas un kvarka-antiquark pāra piesaista viens otram. Tādēļ abas situācijas var izmantot no elektrodinamiskās problēmas iegūtās mācības.

Pentakarku gadījumā tiek atvērtas vairāk iespēju, tādēļ novērotais modelis nedarbojas. Kombinācija \ ([qqq Q \ bar Q] \) var sadalīties burionmezona pāra \ ([qqq] + [Q \ bar Q] \) vai \ ([qqQ] + [q \ bar Q] \) Pirmais sabrukums ir enerģētiski labvēlīgāks kompaktā smagā mezona dēļ. Bet dubultā enchanted pentaquark \ ([qq \ bar q QQ] \) arī nav stulbi: tas ir pazeminājies uz \ ([qQQ] + [q \ bar q] \) un uz \ ([qqQ] + [Q \ bārs q] \). Šajā gadījumā ir iespējama divu smago kvarku ciešā savienošana, jo trešais kvarks viņiem palīdz apvienot bārionā (šī daļiņa ar kompozīciju \ (dcc \) tiek apzīmēta ar \ (\ Xi_ (cc) ^ + \); starp citu, ir eksperimentāli mājieni tās esamība).


Pēcvārds

Multiquarkharronu fizika ir ārkārtīgi grūti pētāmā joma. Galvenā grūtība ir eksperimentāla: ir nepieciešams organizēt piemērotus apstākļus sadursmēm, radīt daudzkarkas hadonu un pēc tam atpazīt tā sabrukumu. Bet pat retos gadījumoskad daudzkarku sastāva klātbūtne ir apstiprināta, ir ļoti grūti noskaidrot, kāda veida struktūra ir daļiņai – neatkarīgi no tā, vai tā ir tīra mulkarkas stāvoklis kopējā "čaumalā" vai tikai Hadrona molekulā, kas saistīta ar divu mezona sistēmu.

Tā kā ir maz ticamu eksperimentālo datu un to vispārpieņemto interpretāciju, gandrīz visi apgalvojumi par tiem joprojām tiek veidoti teorētiķiem. Šeit analizētais piemērs – dubultās enchantēto tetravaru augstā stabilitāte – arī ir teorētiski prognozēta, bet vēl eksperimentāli apstiprināta parādība. Tas tika iegūts ne tikai kvalitatīvā pamatojuma līmenī, kā arī šajā problēmā, bet arī ar karku mijiedarbības kompleksu skaitlisku modelēšanu. Viens no pēdējiem rakstiem par šo tēmu ir preprints, kas parādījās šā gada maijā, kurā detalizēti tika pētīta šādu smago tetrakarku esamība un stabilitāte, bet tikai ar b-quarks c-kvarku vietā (3. att.).

Zīm. 3 Kvarca konfigurācijas shematisks attēlojums tetrakarkā \ (qq \ bar b \ bar b \). Izgatavota teritorija – gaismas kvarku izplatības un darbības zona, rozā zona – b-kvarku izplatības un darbības zona. Sarkanās līnijas nosacīti parādīt spēku lauka caurules ģeometriju, kas darbojas starp kvarkiem. Attēlā atzīmētie skaitļi "3" raksturo kvarku un to pāru krāsu stāvokli. Attēls no raksta arXiv: 1505.00613


Like this post? Please share to your friends:
Atbildēt

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