Міжнародна група дослідників, очолювана вченими з боннського університету, провела ретельний аналіз даних, зібраних під час експериментів на одному з прискорювачів частинок, і знайшла довгоочікувані докази існування одного вельми екзотичного явища. Це явище, так звана «трикутна сингулярність», несе відповідальність за те, що при деяких умовах елементарні частинки можуть обмінюватися кварками і перетворюватися в частинки інших типів. Крім цього, явище «трикутної сингулярності» містить в собі відповідь на одну із загадок, яка спантеличувала вчених-ядерників довгий час: протони, нейтрони і безліч інших частинок мають набагато більшу масу, ніж можна було б очікувати з точки зору деяких сучасних теорій. Це відбувається через деякі особливості сильних ядерних взаємодій, які скріплюють і утримують кварки.
Під час досліджень вчені провели аналіз даних експерименту compass європейської організації ядерних досліджень cern. Цей експеримент полягає в розгоні до надзвичайно високих швидкостей певних частинок, званих півоніями, і в «стрільбі» цими півоніями по атомах водню.
Частинки, звані півоніями, складаються з кварка і антикварка, скріплених силами сильних ядерних взаємодій, як два різнополюсних магніту. Однак, якщо магніти розірвати і почати відсувати один від одного, сила їх взаємного тяжіння буде зменшуватися при збільшенні відстані. Сили сильних ядерних взаємодій поводяться зовсім інакше, їх сила збільшується при збільшенні відстані, роблячи це все подібним розтягується пружині або гумці.
Однак, при зіткненні півонії з ядром водню «гумка» сильних ядерних взаємодій «лопається» і вивільняється досить велика кількість накопиченої потенційної енергії. «ця енергія перетворюється в матерію, і даний процес створює елементарні частинки нових типів» — пишуть дослідники.
У 2015 році датчики експерименту compass під час проведення «стрільб» по атомах водню зареєстрували вельми незвичайні сигнали. Характер цих сигналів вказував на те, що при зіткненні на дуже короткий час виникла екзотична частка. «звичайні частинки, такі, як протони і нейтрони, складаються з трьох кварків. Інші, такі, як півонії, складаються з кварка і антикварка» — пишуть дослідники, — «в даному ж випадку виникла проміжна частка,що складається з чотирьох кварків, так званий тетракварк».
Однак, більш точний аналіз даних показав, що наявність незвичайного сигналу можна пояснити і трохи інакше, з точки зору можливості існування явища «трикутної сингулярності». Цей механізм був описаний теоретично ще в 1950-х роках радянським фізиком левом давидовичем ландау, але до останнього часу ще не було отримано жодного експериментального доказу.
Згідно з цим, під час зіткнення півонії і атома водородатетракварк не виникає взагалі, а виникають якісь проміжні частинки, що містять кварки і антикварки. Проміжні частинки моментально розпадаються, а знаходяться поруч частинки, що беруть участь в зіткненні, обмінюються кварками і змінюють свій тип. Виникаючі при цьому сигнали дуже сильно нагадують сигнали від частинки-тетракварка, що має певну масу. «це є першим разом в історії науки, коли нам вдалося виявити явище «трикутної сингулярності», що маскується під іншу елементарну частинку у відповідному масовому діапазоні» — пишуть дослідники, — «отримані нами результати представляють великий інтерес, так як вони дозволяють нам більш глибоко проникнути в таємниці сильних ядерних взаємодій».
Нам всім відомо, що протони, нейтрони, півонії та інші частинки-адрони мають масу, яка виходить в результаті роботи так званого механізму хіггса. Однак, вчені вже давно помітили, що протон має масу, в 20 разів більшу, ніж це може бути пояснено тільки одним механізмом хіггса. «виявляється, що велика частина маси адронів виникає в результаті сильних ядерних взаємодій» — пишуть дослідники, — «на жаль, точний механізм, що відповідає за формування всієї маси частинок, нам ще невідомий. Отримані нами дані дозволяють нам краще зрозуміти деякі з властивостей сильних ядерних взаємодій і можливі шляхи, якими ці взаємодії впливають на масу елементарних частинок».
ключові слова: трикутник, сингулярність, сильні, ядерні, взаємодії, експеримент, compass, cern, півонія, тетракварк
першоджерело
інші новини по темі:
Дослідники cern виявили найбільш довгоживучу частинку з екзотичного с …
Дослідники cern виявили перший екзотичний» слабоочарований » тетр …
Вчені cern виявили нову «двічі зачаровану» елементарну частинку
Мезон f0 (1710) — частинка-глюбол, що складається виключно з ядерних сил
Вчені cern виявили дві нові дивні і загадкові частинки, народжені в …
