Cząstki składają się całkowicie z siły

Model Standardowy fizyki cząstek elementarnych to podstawowa teoria, która w elegancki sposób podsumowuje nasze zrozumienie podstawowych sił i cząstek tworzących wszechświat. Pomyśl o tym jak o rodzaju układu okresowego fizyki cząstek elementarnych. Model ten klasyfikuje wszystkie znane cząstki subatomowe, w tym sześć typów kwarków, sześć typów leptonów (takich jak elektron) i cząstki przenoszące siłę, takie jak fotony dla elektromagnetyzmu, gluony dla silnych oddziaływań oraz bozony W i Z dla słabych siła. .

Protony i neutrony nie są częścią Modelu Standardowego, ponieważ są większymi cząstkami zbudowanymi z kwarków. Wszystkie większe cząstki i cała materia składają się wyłącznie z kwarków i leptonów.

Wśród wielu cząstek przewidywanych przez Model Standardowy znajdują się cząstki egzotyczne, które nie zostały jeszcze potwierdzone. Obejmuje to „kulki kleju” lub wiązki cząstek wykonane w całości z gluonów, czyli cząstek przenoszących dużą siłę. Innymi słowy, kulka kleju to cząstka zbudowana w całości z siły. Fani Gwiezdnych Wojen, radujcie się!

Nie dajcie się zwieść tej głupiej nazwie. Globalz Bardzo interesujące – i pomimo swojej nieuchwytnej natury, wielu fizyków cząstek elementarnych jest przekonanych, że faktycznie istnieje. Niedawno dziesięciolecia pracy w Pekińskim Zderzaczu Cząstek mogły wreszcie znaleźć pierwszy dowód na istnienie kulki kleju, nowej cząstki zwanej X(2370), która rozpada się z określonego rodzaju mezonu, znanego jako J/ψ.

Piłka zbudowana z mocy

Główna różnica między kulkami kleju a innymi cząsteczkami polega na ich strukturze i zachodzących interakcjach. W typowych hadronach, takich jak protony i neutrony, gluony działają jak „klej”, który pośredniczy w silnym oddziaływaniu między kwarkami. Natomiast kulki kleju są czystymi stanami gluonowymi, które zasadniczo są skupiskami połączonych ze sobą gluonów. Ta interakcja własna jest unikalną cechą wynikającą ze zdolności gluonów do wzajemnego oddziaływania, w przeciwieństwie do innych nośników siły, takich jak fotony, w elektromagnetyzmie.

Wykrywanie i badanie kulek kleju jest trudne, ponieważ oczekuje się, że będą one mieszać się z innymi cząstkami zawierającymi kwarki i rozpadać się na bardziej znane cząstki, przez co będą nieuchwytne w obserwacjach eksperymentalnych.

Od chwili pierwszego udostępnienia w Internecie w 2008 roku Pekin Spectrometer III — eksperyment wykrywania cząstek zlokalizowany w Zderzaczu Elektron-Pozyton w Pekinie — zarejestrował zdarzenia dotyczące kształtu cząstek o wartości 10 miliardów J/ψ. Są to jedne z najbardziej niestabilnych istniejących cząstek, istniejące przez krótką chwilę, zanim rozpadną się na coś innego, w tym na niedawno zidentyfikowaną cząstkę X(2370).

X(2370) wykazuje ciekawe właściwości, zgodne z oczekiwaniami od kulki kleju. Nie wykazuje ładunku elektrycznego, żadnej dziwnej wartościowości i masy w zakresie oczekiwanym dla najlżejszego stanu globulowego. Wyniki są również niezwykle spójne z przewidywaniami chromodynamiki kwantowej (QCD), metody obliczeniowej, która dopiero niedawno rozwinęła się na tyle, aby przewidywać tak egzotyczne cząstki z dużą dokładnością.

Według badaczy z Chin istotność statystyczna wyników przekracza 5 sigma. Oznacza to, że istnieje tylko 0,00006% szans, że odczyt jest przypadkową anomalią statystyczną.

Potrzebne są dalsze badania

Pomimo tych obiecujących wyników nadal istnieją powody do ostrożności. Szybkość produkcji i współczynniki rozgałęzień X(2370) nie odpowiadają dokładnie początkowym oczekiwaniom. Możliwe, że cząstka ta reprezentuje inny egzotyczny stan, niczym tetrakwark, a nie prawdziwą kulkę kleju, jak zauważył w artykule fizyk i dziennikarz naukowy Ethan Siegel. Wielka myśl stan : schorzenie.

„Jednak biorąc pod uwagę setki tysięcy cząstek kompozytowych typu A, które muszą istnieć, ale których nigdy wcześniej nie widziano, pozostaje jeszcze wiele do zrobienia, aby określić pełny charakter Wyrzutni, jeśli w ogóle nie ma kulek kleju natury, oznacza to, że w Modelu Standardowym jest coś nowego. „Jeśli kulki kleju rzeczywiście istnieją, X(2370) może być pierwszym obiektem odkrytym przez ludzkość” – napisał Siegel.

Nowe wyniki pojawiły się w Listy z przeglądu fizycznego.