Fizikçiler ATLAS İşbirliği raporuyla egzotik yeni bir parçacığın ilk gözlemi, dört parçacıktan birini çevreleyen gizemlere dair anlayışımızı derinleştirmeye yardımcı olabilir. temel kuvvetler fizikte.
Başarı yakın zamanda açıklandı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Fizik konferansında araştırmacılar yeni parçacığın Bc*+ mezonunu güçlü bir şekilde akla getiren özellikler sergilediğini söylediler.
Bu eşsiz parçacığın, daha heyecanlı bir formda da olsa, Bc+ mezonunun bir varyasyonu olduğu öne sürülüyor. Gözlem artık CERN’in keşfettiği yeni parçacıkların toplam sayısını getiriyor Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) 82’ye.
Yeni Bir Parçacık Ortaya Çıkıyor
Yeni keşfedilen Bc*+ mezonunun her ikisi de, alt kısımlarında bir antikuark ve üst konumlarında bir yukarı (B⁺.), aşağı (B⁰.), garip (B⁰.ₛ) veya tılsım kuarkından (B⁺.c) oluşan daha geniş Bc+ mezon parçacıkları ailesinin bir parçasıdır.
Üst kuarkın kısa ömrünün onların fiziksel varlığını engellediği düşünüldüğünde, bu tür parçacıklar bir zamanlar sadece teoriye havale ediliyordu. Bununla birlikte, bir tılsım kuarkı ve bir alt antikuark içeren Bc*+ mezonunun doğrulanması, fizikçilerin zayıf kuvvetle birlikte gizemli güçlü kuvveti anlamaya daha da yaklaşmasına yardımcı olabilir. elektromanyetizmaVe yer çekimiParçacık fiziğinin Standart Modelinin dört temel kuvvetini oluşturur.
On yıllar sonra bile fizikçiler, güçlü kuvvetin belirli özellikleri (örneğin, nasıl bağlanabileceği) konusunda karanlıkta kalıyorlar. kuarklar birlikte.
Ağır kuarklardan oluşan parçacıklar, fizikçilere güçlü kuvvetin nasıl işlediğine dair bir dizi teoriyi test etmek için umut verici bir araç sunar ve Bc+ mezonları, fizikçilere bu parçacıkları tam olarak neyin bir arada tuttuğuna dair ipuçlarını çözmeleri için bir yol sağladıklarından bu tür çabalarda özel bir öneme sahiptir.
Bc+ Ailesinin En Yeni Üyesi
Yakın tarihli bir CERN haber bültenine göre, yeni parçacık LHC’deki son derece yüksek enerjili proton-proton çarpışmaları sırasında üretildi.
Bc+ mezonuna bozunmadan önce ve fotonyeni parçacık kısa da olsa başarıyla gözlemlendi. CERN araştırmacılarına göre, Bc+ mezonuyla ilişkili bozunma özellikleriyle örtüşen fotonun tespiti, Bc*+ mezonunu ortaya çıkaracak, uzun zamandır aranan bir “silah” sunabilir.
Fizikçilerin şu anda karşı karşıya olduğu önemli sorunlardan biri parçacığın kütlesiyle ilgili: Bu parçacığın kütlesinin Bc+ mezonundan yalnızca çok az daha büyük olması bekleniyor. Bu nedenle, parçacığın oluştuğu sırada bozunumdan yayılması gereken foton, o kadar küçük bir enerji miktarına sahip olacaktır ki, muhtemelen herhangi bir geleneksel yöntem kullanılarak fark edilemeyecek kadar büyük olacaktır.
Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar farklı bir yaklaşım denediler: Fotonun elektron-pozitron çiftine dönüşmesini görmek için ATLAS izleme dedektörüne bakmaya karar verdiler. Teorik olarak, geçici, yakın aralıklı yüklü parçacık “izleri” birincil proton-proton çarpışmasının bir sonucu olarak üretilecektir.
“Bu izler, 100 MeV kadar düşük enine momentumlara sahip olabilir; bu, ATLAS analizlerinde tipik olarak incelenenlerden önemli ölçüde daha düşüktür.” son açıklama. “Bu, fotonları başarılı bir şekilde yeniden oluşturabilmek ve böylece Bc*+ mezonunu tanımlayabilmek için araştırmacıların özel bir iz yeniden yapılandırma prosedürünü uygulamasını gerektirdi.”
Güçlü Nükleer Kuvvetin Daha İyi Anlaşılmasına Doğru
Araştırmacılara göre, Bc*+ mezonunun ve Bc+ mezonunun kütleleri arasında ölçülen farklar 64,5 ± 1,4 MeV’dir ve bu, mevcut teorik modellere dayalı olarak beklenen aralıkların oldukça içerisinde yer almaktadır.
ATLAS İşbirliği araştırmacıları, beklenen aralıklar dahilinde olsa da, gözlemlenen farklılıkların bu değerler için mevcut yüksek hassasiyetli hesaplamalardan biraz farklı olduğunu kaydetti. Yine de bu keşif, mevcut teorilerin genişletilmesine yardımcı olmak ve sonuçta fizikçilerin gizemli güçlü kuvvete dair yeni bilgiler toplamasına yardımcı olmak için fazlasıyla yeterli veri sunuyor.
Araştırmacılar, “Bu sonuç, daha ağır kuarkları içeren parçacıkların kütlelerini tanımlayan teorik modeller için değerli yeni girdiler sağlayacak ve güçlü nükleer kuvvetin anlaşılmasının geliştirilmesine yardımcı olacaktır” dedi.
ATLAS İşbirliği’nin bulguları yeni bir makalede bildirildi: “ATLAS dedektörü ile B∗+c mezonunun gözlemlenmesi,” arXiv.org ön baskı sunucusunda göründü.
Micah Hanks, The Debrief’in Genel Yayın Yönetmeni ve Kurucu Ortağıdır. Uzay ve astronomi odaklı bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun süredir muhabirlik yapan kendisine şu adresten ulaşılabilir: [email protected]. Onu X’te takip et @MicahHanksve micahhanks.com.
