O echipă internaţională de cercetători ai experimentului Belle de la laboratorul KEK (High Energy Accelerator Research Organization), Tsukuba, Japonia, a anunţat recent descoperirea unei noi particule subatomice cu o sarcină nenulă. Această particulă, pe care cercetătorii au botezat-o Z(4430), nu are loc în schema obişnuită a mezonilor, combinaţii de cuarci şi anticuarci care sunt ţinuţi laolaltă de forţa interacţiei tari.
Particula Z(4430) a fost descoperită în dezintegrările mezonilor B (mezoni care conţin un cuarc "bottom" produşi în mari cantităţi la fabrica de mezoni B (Fabrica B) de la acceleratorul KEKB, care ciocneşte fascicule de electroni şi pozitroni la laboratorul KEK. Investigând diversele moduri de dezintegrare a mezonilor B la aproximativ 660 de milioane de perechi de mezoni B şi mezoni anti-B, colaborarea Belle a observat 120 de mezoni B care se dezintegrează într-o particulă Z (4430) şi un mezon K. Instantaneu, particula Z(4430) se dezintegrează într-o particulă numită "Psi prim" şi în un mezon Pi (Figura 1). Colaborarea Belle a măsurat sarcina electrică a acestei particule şi a constatat că este aceeaşi cu a electronului şi masa acesteia ca fiind aproximativ de 4,7 ori mai mare decât cea a protonului.
Colaborarea Belle descoperă un nou tip de mezon – poza de adytya, in Jurnalist pentru o cauza · 17.2KB
_______________________________________ <<<Trei lucruri nu pot fii ascunse in aceasta lume Luna , Soarele si Adevarul>>> <<<Budda quote>>>
Figura 1: Noua particulă Z(4430) este produsă împreună cu un mezon K din dezintegrarea unui mezon B şi se dezintegrează instantaneu în o particulă Psi-prim şi un mezon Pi.
În ultimii ani, au fost descoperite deja câteva particule bizare la cele două fabrici B (experimentul Belle de la laboratorul KEK şi experimentul BaBar de la laboratorul SLAC): X(3872), Y(4260), X(3940), Y(3940). Toate aceste particule au o masă în intervalul 4-4.5 ori masa protonului şi se dezintegrează în mezoni Pi şi o alta particulă care este ori particula J/psi, ori particula Psi prim (acestea două fiind exemple de particule de "charmonium", adică particule formate din un cuarc charm şi un anticuarc anticharm). Dar masele şi proprietăţile de dezintegrare ale acestor particule nu se conformează asteptărilor teoretice ale particulelor ce sunt formate din doi cuarci (mai precis, din combinaţii de un cuarc şi un anticuarc). De aceea, fizicieni teoreticieni din întreaga lume au propus alte posibile explicaţii, printre care şi aceea că aceste particule ar putea fi formate din patru cuarci (de exemplu, din un cuarc charm, un cuarc anti-charm, un cuarc up şi un cuarc anti-up). Dar cum toate aceste particule erau neutre din punct de vedere electric, nu se putea exclude posibilitatea ca acestea să fie totuşi formate doar din doi cuarci (mai precis, din o pereche de un cuarc şi un anticuarc), adică nu se excludea ca aceste particule sa fie noi stări excitate ale mezonilor de charmonium (formate din un cuarc charm şi un anticuarc charm).
Dar noua particulă descoperită, Z(4430), este diferită de acestea, căci are o sarcină electrică nenulă. De aceea, nu poate fi o stare existată a particulei neutre de charmonium. Singura posibilitate este ca această particulă să fie formată din patru cuarci. Aceasta ar putea fi formată din un cuarc charm, un cuarc anticharm, un cuarc up şi un cuarc antidown. Astfel, particula Z(4430) nu s-ar integra în structura teoretică a mezonilor obişnuiţi şi existenţa ei nu poate fi explicată de teoria obişnuită, căci ar fi prima particulă observată ce ar fi formată din patru cuarci. Tocmai de aceea această particulă a atras atenţia fizicienilor din întreaga lume (Figurile 2 şi 3).
Figura 2: Mezonii obişnuiţi sunt particule compuse formate din un cuarc şi un anticuarc ţinuţi laolaltă de forţa nucleară tare. Un mezon format din un cuarc charm şi un cuarc anticharm se numeste "charmonium".
Figura 3: Particula X(3872), care este neutră din punct de vedere electric, nu poate fi considerată automat o particulă neobişnuită de charmonium. Pe de alta parte, noua particulă descoperită Z(4430), care este încărcată din punct de vedere electric, poate fi distinsă în mod clar de ceilalţi mezoni de charmonium.
Ne se poate izola un singur cuarc. Cuarcii nu pot exista decât în grupuri, iar grupurile cunoscute de cuarci se numesc barioni sau mezoni (fenomen numit confinarea cuarcilor). Aceasta este o caracteristică a forţei tari, iar aceasta este descrisă matematic de o teorie numită cromodinamica cuantica (QCD, Quantum Chromo-Dynamics). Descoperirile de particule subatomice la fabrica B de la laboratorul KEK furnizează o bază experimentală pentru a înţelege mai bine fenomenul confinării cuarcilor, precum şi modul de formare a materiei (combinării particulelor elementare în particule compuse) în cadrul teoriei QCD.
Descoperirea particulei Z(4430) este descrisă în articolul trimis spre publicare pe 22 octombrie 2007 prestigioasei reviste cu rezultate de cercetare în fizică Physical Review Letters.
Figura 4: Distribuţia masei măsurate pentru perechile de mezoni Pi şi mezoni Psi-prim detectaţi. Particula Z(4430) apare ca un vârf ascuţit la 4430 MeV în această distribuţie.
#1: Colaborarea experimentului Belle este o echipă internaţională de aproape 400 de cercetători şi studenţi din 55 de institute (laboratoare şi universităţi) aflate în 14 ţări şi regiuni diferite.
#2: Este obişnuit în fizica particulelor a se boteza particule noi descoperite cu litere latine sau greceşti. Noua particulă descoperită se numeşte "Z" pentru a putea fi distinsă de celelalte particule din acelaşi interval de mase. Valoarea din paranteză indică masa în unităţi de MeV (milioane de electron-volţi).
#3: Cuarcii sunt particulele cele mai mici (fundamentale, elementare) care compun materia. Se cunosc şase tipuri de cuarci, clasificaţi în trei generaţii. Cele şase tipuri sunt cuarcul up şi cuarcul down (generaţia I), cuarcul charm şi cuarcul strange (generaţia a II-a), cuarcul top şi cuarcul bottom (generaţia a III-a). Cuarcii up, charm, top au sarcină electrică de +2/3 e şi cuarcii down, strange şi bottom au sarcină electrică de -1/3 e, unde "e" reprezintă sarcina electrică a electronului. Pentru fiecare cuarc există un cuarc corespondent de antimaterie cu aceeaşi masă, dar cu sarcină electrică opusă.
_______________________________________ <<<Trei lucruri nu pot fii ascunse in aceasta lume Luna , Soarele si Adevarul>>> <<<Budda quote>>>
produşi în mari cantităţi la fabrica de mezoni B (Fabrica B) de la acceleratorul KEKB, care ciocneşte fascicule de electroni şi pozitroni la laboratorul KEK. Investigând diversele moduri de dezintegrare a mezonilor B la aproximativ 660 de milioane de perechi de mezoni B şi mezoni anti-B, colaborarea Belle a observat 120 de mezoni B care se dezintegrează într-o particulă Z (4430) şi un mezon K. Instantaneu, particula Z(4430) se dezintegrează într-o particulă numită "Psi prim" şi în un mezon Pi (Figura 1). Colaborarea Belle a măsurat sarcina electrică a acestei particule şi a constatat că este aceeaşi cu a electronului şi masa acesteia ca fiind aproximativ de 4,7 ori mai mare decât cea a protonului.