Pentaquark und das erste Tetraquarkpaar

Das neue Pentaquark, hier als Paar von Standard-Hadronen dargestellt, die lose in einer molekülähnlichen Struktur verbunden sind, besteht aus einem Charm-Quark, einem Charm-Quark, einem Up- und Down-Quark und einem Strange-Quark. Bildnachweis: CERN

Die International Collaboration am Large Hadron Collider (LHC) beobachtete drei nie zuvor gesehene Teilchen: eine neue Art von Pentaquark und das erste Tetraquarkpaar, das eine neue Art von Tetraquark enthält. Die Ergebnisse, die heute auf dem CERN-Symposium vorgestellt wurden, fügen der wachsenden Liste neuer Hadronen, die am LHC entdeckt wurden, drei neue außerirdische Mitglieder hinzu. Sie werden den Physikern helfen, besser zu verstehen, wie Quarks in diesen konstituierenden Teilchen aneinander gebunden sind.

Quarks sind Elementarteilchen. Es gibt sie in sechs Geschmacksrichtungen: Up, Down, Charming, Exotic, Up und Down. Sie verbinden sich normalerweise in binären und ternären Gruppen, um Hadronen wie Protonen und Neutronen zu bilden, die Atomkerne bilden. Es kann sich jedoch selten zu Teilchen aus vier Quarks und fünf Quarks oder “quartären Quarks” und “Pentaquarks” verbinden. Theoretiker haben diese seltsamen Hadronen vor etwa sechs Jahrzehnten zur gleichen Zeit wie herkömmliche Hadronen vorhergesagt, aber erst vor kurzem, in den letzten 20 Jahren, wurden sie vom LHCb und anderen Experimenten beobachtet.

Die meisten exotischen Hadronen, die in den letzten zwei Jahrzehnten entdeckt wurden, sind Tetraquarks oder Pentaquarks, die ein Charm-Quark und ein Charm-Antiquark enthalten, wobei zwei oder drei subatomare Teilchen übrig bleiben, um ein Up-, Down- oder Odd-Quark zu sein. Aber in den letzten zwei Jahren hat der LHCb verschiedene Arten von exotischen Hadronen entdeckt. Vor zwei Jahren entdeckte die Kollaboration ein quartäres Quark, das aus zwei Charm-Quarks und zwei Charm-Quarks besteht, und es gibt zwei Charm-Open-Quarks, die aus einem Charm-Antiquark, einem Up-Quark, einem Down-Quark und einem seltsamen Antiquark bestehen. Und letztes Jahr stieß ich auf das allererste Beispiel eines doppelt offenen magischen Quadranten mit zwei Charm-Quarks und einem Antiquark oben und unten. Eine offene Magie bedeutet, dass das Teilchen ein Charm-Quark ohne ein äquivalentes Antiquark enthält.

Die beiden neuen Quarks sind hier als fest gebundene getrennte Einheiten von Quarks dargestellt. Ein Teilchen besteht aus einem Charm-Quark, einem Strange-Antiquark, einem Up-Quark und einem Down-Quark (links), das andere aus einem Charm-Quark, einem Strange-Antiquark, einem Up-Antiquark und einem Down-Quark (rechts). Bildnachweis: CERN

Zu den heute von der LHCb-Kollaboration bekannt gegebenen Entdeckungen gehören neue Arten exotischer Hadronen. Der erste Typ, der bei der Analyse des “Zerfalls” negativ geladener B-Mesonen beobachtet wird, ist ein Pentagon, das aus einem Charm-Quark, einem Charm-Quark, einem Up-Quark, einem Down-Quark und einem Strange-Quark besteht. Es ist das erste Pentagon, das ein Strange Quark enthält. Das Ergebnis hat eine enorme statistische Signifikanz von 15 Standardabweichungen, was weit über den fünf Standardabweichungen liegt, die für eine teilchenphysikalische Beobachtung erforderlich sind.

Der zweite Typ ist ein doppelt elektrisch geladener Quadrupol. Es ist ein offener Charm-Vierzeiler, der sich aus Charm-Quarks, Strange-Antiquarks und Antiquarks von Up- und Down-Quarks zusammensetzt und mit seinem neutralen Gegenstück in einer gemeinsamen Analyse des Zerfalls von positiv geladenen und neutralen B-Mesonen beobachtet wurde. Die neuen Tetraquarks, die mit einer statistischen Signifikanz von 6,5 (ein doppelt geladenes Teilchen) und 8 (ein neutrales Teilchen) Standardabweichungen beobachtet wurden, repräsentieren das erste Mal, dass ein Paar von Tetraquarks beobachtet wurde.

„Je mehr wir analysieren, desto mehr exotische Hadronen finden wir“, sagt LHCb-Physikkoordinator Niels Tonning. „Wir erleben eine ähnliche Entdeckungsphase wie in den 1950er Jahren, als die Entdeckung des ‚Teilchenzoos‘ der Hadronen begann und schließlich zum Quark Classical Hadron Model der 1960er Jahre führte. Wir machen Partikelzoo 2.0.

„Neue Arten von Tetraquarks und Pentaquarks zu finden und ihre Eigenschaften zu messen, wird Theoretikern helfen, ein einheitliches Modell exotischer Hadronen zu entwickeln, deren genaue Natur weitgehend unbekannt ist“, sagt LHCb-Sprecher Chris Parkes. „Es wird auch helfen, konventionelle Hadronen besser zu verstehen.“

Während mehrere theoretische Modelle exotische Hadronen als fest verbundene Einzeleinheiten von Quarks beschreiben, betrachten andere Modelle sie als Paare modularer Hadronen, die lose in einer molekülähnlichen Struktur verbunden sind. Nur die Zeit und weitere Untersuchungen exotischer Hadronen werden zeigen, ob die Körner das eine oder das andere oder beides sind.

Ein seltsames neues Materieteilchen, das Tetraquark, wurde entdeckt

Weitere Informationen: Lesen Sie mehr auf der LHCb-Website: lhcb-outreach.web.cern.ch/2022 … sein neutraler Partner /

das Zitat: LHCb entdeckt drei neue exotische Teilchen: Pentaquark und erstes Tetraquark-Paar (5. Juli 2022) Heruntergeladen am 5. Juli 2022 von Partikeln-Pentaquark-Erste-Überhaupt.html

Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Ungeachtet des fairen Umgangs zum Zwecke des privaten Studiums oder der Forschung darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt wird nur zu Informationszwecken bereitgestellt.