Einer der Detektoren des Large Hadron Collider hat ein neues Teilchen entdeckt, das aus vier bezauberten Quarks besteht. Physiker glauben, dass dies der erste Vertreter einer unbeschriebenen Klasse von Teilchen ist.
Die (unten rechts) zweidimensionale Verteilung der di-J / ψ-Kandidaten und ihre Projektionen auf (unten links) M (1) μμ und (oben) M (2) μμ. Es sind vier Komponenten vorhanden, da jede Projektion aus den Signal- und Hintergrund-J / ψJ / ψ-Kandidaten besteht. Die Bezeichnungen J / ψ1, 2 und bkg1,2 repräsentieren jeweils die Beiträge des Signals und des Hintergrunds zur Verteilung M (1), (2) μμ.
Die LHCb-Kollaboration (Large Hadron Collider Beauty Experiment) hat eine neue Art von Vier-Quark-Partikeln gefunden, die noch nie zuvor gesehen wurde. Die Entdeckung wurde kürzlich auf einem Seminar am CERN vorgestellt und wird auch in einem Artikel auf der arXiv-Preprint-Site beschrieben. Diese Entdeckung wird Wissenschaftlern helfen, Quarks zu verstehen - die grundlegenden Teilchen des Standardmodells des Universums.
Sie kommen normalerweise in Gruppen von zwei (Quark - Antiquark) oder drei zusammen, um Protonen und Neutronen zu bilden. Größere Partikel gelten als exotisch, aber Wissenschaftler haben lange angenommen, dass sie aus vier oder fünf Quarks bestehen können (den sogenannten Tetraquarks und Pentaquarks). In den letzten Jahren haben Experimente am Large Hadron Collider (LHC) die Existenz solcher Hadronen bestätigt. Sie sind ideal für die Untersuchung der starken Kernkraft, einer der vier fundamentalen Kräfte im Universum, die Protonen, Neutronen und Atomkerne miteinander verbindet.
„Das Partikel, das wir gerade entdeckt haben, besteht als erstes aus schweren Quarks des gleichen Typs: zwei bezauberten Quarks und Antiquarks“, sagt LHCb-Sprecher Giovanni Passaleva. "Bisher haben LHCb und andere Experimente nur Tetraquarks mit maximal zwei schweren Quarks aufgezeichnet, und keiner von ihnen hatte mehr als zwei Quarks des gleichen Typs."
Um nach neuen Tetraquarks T cccc zu suchen, berechnete das LHCb-Team ihre mögliche Masse und untersuchte die Daten, die während der Zeiträume des ersten und zweiten Starts des LHC in den Jahren 2009-2013 und 2015-2018 am Detektor erhalten wurden. Sie fand zwei Energiestöße im Bereich von 6900 und 6400-6600 Megaelektronvolt. Bei dem Versuch, die erhaltenen Ergebnisse zu beschreiben, fanden Wissenschaftler mehr als fünf Standardabweichungen im Bereich von 6200 bis 7400 Megaelektronvolt. Dies reicht aus, um die Entdeckung eines neuen Partikels anzukündigen. Darüber hinaus entsprechen solche Sprünge der Masse T cccc. "Dieses Teilchen ist einzigartig - ein exotisches Hadron, das vier Quarks anstelle von zwei oder drei in gewöhnlichen Materieteilchen enthält, und das erste, das schwere Quarks enthält", sagen die Wissenschaftler.
Es ist noch nicht klar, ob das neue Teilchen ein "echter Tetraquark" ist, dh ein System eng gebundener vier Quarks, oder ob es aus zwei gewöhnlichen Paaren besteht. In jedem Fall wird das neue Teilchen Theoretikern helfen, Modelle der Quantenchromodynamik zu testen, die die starke Wechselwirkung von Teilchen beschreiben. Die Autoren beabsichtigen, die Forschung während des dritten Starts des LHCb im März 2021 fortzusetzen.