نجح الباحثون في تخليق رنين لامدا غريب ولكنه قصير العمر يُعرف باسم Λ (1405) لأول مرة.
كان العلماء في جامعة أوساكا جزءًا من تجربة مسرّع الجسيمات التي أنتجت جسيمًا غريبًا وغير مستقر للغاية ، وحدد كتلته. يمكن أن يساهم هذا في فهم أفضل للأعمال الداخلية للنجوم النيوترونية فائقة الكثافة.
يوضح النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات أن معظم الجسيمات تتكون من مجموعات من ستة أنواع فقط من الكيانات الأساسية تسمى الكواركات. ومع ذلك ، لا يزال هناك العديد من الألغاز التي لم يتم حلها ، أحدها Λ (1405) ، صدى لامدا غريب ولكنه عابر. كان يُعتقد سابقًا أنه مزيج محدد من ثلاثة كواركات – علوي وسفلي وغريب – ويمكن أن يساعد اكتساب نظرة ثاقبة لتكوينه في الكشف عن معلومات حول المادة شديدة الكثافة في النجوم النيوترونية.
الآن ، كان الباحثون من جامعة أوساكا جزءًا من فريق نجح في تصنيع Λ (1405) لأول مرة من خلال الجمع بين K– الميزون والبروتون وتحديد كتلته المركبة (الكتلة والعرض). يعتبر حرف K– الميزون هو جسيم سالب الشحنة يحتوي على كوارك غريب وكوارك مضاد.
توضيح تخطيطي للتفاعل المستخدم لتركيب Λ (1405) عن طريق دمج K- (دائرة خضراء) مع بروتون (دائرة زرقاء داكنة) ، والتي تحدث داخل نواة الديوترون. الائتمان: هيرويوكي نومي
البروتون الأكثر شيوعًا والذي يتكون من المادة التي اعتدنا عليها يحتوي على كواركين علويين وكوارك سفلي. أظهر الباحثون أنه من الأفضل التفكير في Λ (1405) على أنها حالة ملزمة مؤقتة لـ K.– الميزون والبروتون ، على عكس حالة الإثارة ثلاثية الكوارك.
في دراسة نُشرت مؤخرًا في رسائل الفيزياء ب، تصف المجموعة التجربة التي أجروها في مسرع J-PARC. ك– تم إطلاق الميزونات على هدف الديوتيريوم ، كل منها يحتوي على بروتون واحد ونيوترون واحد. في رد فعل ناجح ، أ– طرد الميزون النيوترون ، ثم اندمج مع البروتون لينتج Λ المطلوب (1405). “تشكيل حالة منضم من K– كان الميزون والبروتون ممكنين فقط لأن النيوترون حمل بعض الطاقة “، كما يقول مؤلف الدراسة ، كينتارو إينو.
يسمى الباريون الغريب Λ (1405) وتوضيح تخطيطي لتطور المادة. الائتمان: هيرويوكي نومي
كان أحد الجوانب التي كانت محيرة للعلماء بشأن Λ (1405) هو كتلته الإجمالية الخفيفة جدًا ، على الرغم من احتوائه على كوارك غريب ، وهو ما يقرب من 40 مرة من ثقل الكوارك العلوي. خلال التجربة ، تمكن فريق الباحثين من قياس الكتلة المعقدة بنجاح لـ Λ (1405) من خلال مراقبة سلوك نواتج الاضمحلال.
(أعلى) المقطع العرضي للتفاعل المقاس. المحور الأفقي هو K- وطاقة ارتداد اصطدام البروتون المحولة إلى قيمة كتلة. تحدث أحداث التفاعل الكبيرة عند قيم كتلة أقل من مجموع كتلتي K- والبروتون ، والذي يشير بحد ذاته إلى وجود Λ (1405). تم إعادة إنتاج البيانات المقاسة بواسطة نظرية التشتت (الخطوط الصلبة). (أسفل) توزيع K– واتساع نثر البروتون. عند تربيعها ، تتوافق هذه مع المقطع العرضي للتفاعل وتكون بشكل عام أرقامًا معقدة. القيم المحسوبة تتطابق مع البيانات المقاسة. عندما يتجاوز الجزء الحقيقي (الخط الصلب) الصفر ، تصل قيمة الجزء التخيلي إلى أقصى قيمته. هذا توزيع نموذجي لحالة الرنين ، ويحدد الكتلة المعقدة. تشير الأسهم إلى الجزء الحقيقي. الائتمان: 2023 ، هيرويوكي نومي ، موضع القطب Λ (1405) مُقاسًا بـ d (K–، ن) πΣ ردود الفعل ، رسائل الفيزياء ب
“نتوقع أن يؤدي التقدم في هذا النوع من الأبحاث إلى وصف أكثر دقة للمادة فائقة الكثافة الموجودة في قلب[{” attribute=””>neutron star,” says Shingo Kawasaki, another study author. This work implies that Λ(1405) is an unusual state consisting of four quarks and one antiquark, making a total of 5 quarks, and does not fit the conventional classification in which particles have either three quarks or one quark and one antiquark.
This research may lead to a better understanding of the early formation of the Universe, shortly after the Big Bang, as well as what happens when matter is subject to pressures and densities well beyond what we see under normal conditions.
Reference: “Pole position of Λ(1405) measured in d(K−,n)πΣ reactions” by S. Aikawa, S. Ajimura, T. Akaishi, H. Asano, G. Beer, C. Berucci, M. Bragadireanu, P. Buehler, L. Busso, M. Cargnelli, S. Choi, C. Curceanu, S. Enomoto, H. Fujioka, Y. Fujiwara, T. Fukuda, C. Guaraldo, T. Hashimoto, R.S. Hayano, T. Hiraiwa, M. Iio, M. Iliescu, K. Inoue, Y. Ishiguro, S. Ishimoto, T. Ishikawa, K. Itahashi, M. Iwai, M. Iwasaki, K. Kanno, K. Kato, Y. Kato, S. Kawasaki, P. Kienle, Y. Komatsu, H. Kou, Y. Ma, J. Marton, Y. Matsuda, Y. Mizoi, O. Morra, R. Murayama, T. Nagae, H. Noumi, H. Ohnishi, S. Okada, Z. Omar, H. Outa, K. Piscicchia, Y. Sada, A. Sakaguchi, F. Sakuma, M. Sato, A. Scordo, M. Sekimoto, H. Shi, K. Shirotori, D. Sirghi, F. Sirghi, K. Suzuki, S. Suzuki, T. Suzuki, K. Tanida, H. Tatsuno, A.O. Tokiyasu, M. Tokuda, D. Tomono, A. Toyoda, K. Tsukada, O. Vazquez-Doce, E. Widmann, T. Yamaga, T. Yamazaki, H. Yim, Q. Zhang and J. Zmeskal, 20 December 2022, Physics Letters B.
DOI: 10.1016/j.physletb.2022.137637
The study was funded by the Japan Society for the Promotion of Science, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”