Wissenschaftler haben die Realität exotischer Tetraquarks erklärt.
Zwei unabhängige Gruppen von Physikern entdeckten auf unterschiedliche Weise neue exotische Elementarteilchen - Tetraquarks „an der Spitze einer Feder“. Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass sie auf einer stabilen Basis existieren können, obwohl in der Natur um uns herum nur Teilchen mit nicht mehr als drei Quarks bekannt sind. Potenziell können Tetraquarks Eigenschaften aufweisen, die von „gewöhnlichen“Elementarteilchen, die der Wissenschaft bisher bekannt waren, noch nicht nachgewiesen wurden. Verwandte Artikel werden in Physical Review Letters veröffentlicht.
Alle Körper, die wir beobachten, bestehen aus Hadronen - Elementarteilchen, die einer starken nuklearen Wechselwirkung unterliegen und die Teilchen zusammenhalten, aus denen wir selbst bestehen. Die bekannteste Unterklasse der Hadronen sind Baryonen, nämlich Protonen und Neutronen, aus denen die Kerne aller Atome bestehen (und alle Moleküle, Planeten, Sterne und Lebewesen bestehen aus Atomen).
Uns vertraute Baryonen bestehen aus drei Quarks [qqq], speziellen Teilchen mit einer gebrochenen elektrischen Ladung (2/3 oder -1/3) und existieren nicht in freier Form, sondern nur in der Zusammensetzung von Baryonen. Die Berechnungen von Theoretikern haben jedoch vor langer Zeit gezeigt, dass nichts die Existenz von Tetraquarks verhindert, beispielsweise als Teilchen, in denen drei Quarks und ein Antiquark vorhanden sind [qqq¯q¯]. Die Tatsache, dass sie in der Natur noch nicht gefunden wurden, wurde auf die extreme Instabilität solcher Tetraquarks zurückgeführt. Es wurde angenommen, dass ihre Masse so groß ist, dass sie im Gegensatz zu gewöhnlichen Hadronen (denselben Baryonen) durch eine starke Wechselwirkung schnell zerfallen, durch eine schwache nukleare Wechselwirkung zerfallen und daher viel länger existieren.
Die Autoren beider neuer Arbeiten führten Berechnungen zur Stabilität der Existenz von Partikeln durch, die aus vier Quarks bestehen, in denen sich zwei Quarks und zwei Antiquarks befinden. Dieser Ansatz unterscheidet sich von den zuvor angenommenen Modellen, bei denen drei Quarks und ein Antiquark in einem Tetraquark vorhanden waren (ein Partikel in allem, was einem Quark ähnelt, jedoch eine entgegengesetzte Ladung aufweist). Sie konnten herausfinden, dass seine Masse 10 389 MeV / s2 beträgt (Megaelektronvolt bei Lichtgeschwindigkeit im Quadrat - in der Elementarteilchenphysik wird anstelle der Masse gemäß Einsteins E = mc2 das Energieäquivalent verwendet). Dies ist deutlich weniger als die leichteste Kombination von Baryonen und Mesonen mit entsprechenden Eigenschaften. Daraus folgt, dass ein solches Tetraquark-Hadron so stabil sein wird wie die typischen Baryonen, die uns umgeben.
Neue Berechnungen zeigen, dass Vier-Quark-Partikel lange genug existieren müssen, um experimentell nachgewiesen zu werden. Es stellt sich die Frage, warum dies in der Praxis nicht geschieht. Mögliche Antworten auf diese Frage sind die kurze Lebensdauer von Tetraquark-Partikeln. Wenn sie jedoch im Labor erhalten werden, ist es durchaus möglich, ihre Eigenschaften zu untersuchen, die sich deutlich von denen gewöhnlicher Drei- und Zwei-Quark-Partikel unterscheiden sollten.
IVAN ORTEGA
