Das neue Pentaquark, hier als Paar nahtlos verbundener Standardhadronen in einer molekülähnlichen Struktur dargestellt, besteht aus einem Charm-Quark, einem Charm-Quark, einem Up- und Down-Quark und einem Strange-Quark. Bildnachweis: CERN
Die International Collaboration on the Large Hadron Collider (LHC) beobachtete drei unveröffentlichte 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 gefunden wurden, drei neue außerirdische Mitglieder hinzu. Sie werden den Physikern helfen, besser zu verstehen, wie Quarks an diese zusammengesetzten Teilchen binden.
Quarks sind Elementarteilchen, sie haben sechs Geschmacksrichtungen: rauf, runter, charmant, exotisch, rauf und runter. Sie verbinden sich normalerweise zu binären und dreifachen Gruppen, um Hadronen wie Protonen und Neutronen zu bilden, die Atomkerne bilden. Es kann jedoch auch selten zu Teilchen aus vier Quarks und fünf Quarks oder “quartären Quarks” und “Pentaquarks” kombiniert werden. 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 einen Quark-Charme und einen Antiquark-Charme enthalten, wodurch zwei oder drei subatomare Teilchen als Up-, Down- oder Odd-Quark zurückbleiben. Aber in den letzten zwei Jahren hat 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 schöne offene Quarks, die aus einem Antiquark Charm, einem Up-Quark, einem Down-Quark und einem seltsamen Antiquark bestehen. Und letztes Jahr stieß ich auf das erste Beispiel eines doppelt offenen magischen Quadranten mit zwei bezaubernden Quarks und einem Antiquark oben und unten. Offene Magie bedeutet, dass das Teilchen ein Charm-Quark ohne ein äquivalentes Antiquark enthält.
Die beiden neuen Quarks sind hier als einzelne Einheiten eng verbundener Quarks dargestellt. Ein Partikel besteht aus einem Quark Charm, einem Strange Antiquark, einem Quark Up und einem Quark Down (links), das andere aus einem Quark Charm, einem Strange Antiquark, einem Antiquark Up und einem Quark Down (rechts). Bildnachweis: CERN
Die heute von der LHCb-Kollaboration bekannt gegebenen Entdeckungen umfassen neue Arten exotischer Hadronen. Der erste Typ, der bei der Analyse des „Zerfalls“ von negativ geladenen 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 ist von enormer statistischer Signifikanz von 15 Standardabweichungen, weit über den fünf Standardabweichungen, die erforderlich sind, um die Beobachtung der Teilchenphysik zu beanspruchen.
Der zweite Typ ist ein doppelt elektrisch geladener Quadrupol. Es ist ein charmantes offenes Quartett aus charmanten Quarks, seltsamen Antiquarks und Up-and-Down-Antiquarks, die zusammen mit ihrem neutralen Gegenstück in einer gemeinsamen Analyse des Zerfalls von neutralen und positiv geladenen B-Mesonen beobachtet wurden. Die neuen Tetraquarks, die mit einer statistischen Signifikanz von 6,5 (doppelt geladenes Teilchen) und 8 (neutrales Teilchen) Standardabweichungen beobachtet wurden, stellen das erste Mal dar, dass ein Paar von Tetraquarks beobachtet wird.
„Je mehr wir analysieren, desto mehr exotische Hadronen werden wir finden“, sagt LHCb-Physikkoordinator Nils Toning. „Wir erleben eine ähnliche Entdeckungsphase wie in den 1950er Jahren, als die Entdeckung des ‚Teilchenzoos‘ der Hadronen begann, die schließlich zu Quark führte, dem klassischen Modell der Hadronen der 1960er Jahre.“ 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 Parks. „Es wird auch helfen, konventionelle Hadronen besser zu verstehen.“
Während eine Reihe theoretischer Modelle exotische Hadronen als einzelne Einheiten fest gebundener Quarks beschreiben, sehen andere Modelle sie als Paare frei gebundener modularer Hadronen in einer molekülähnlichen Struktur. Nur die Zeit und eine spätere Untersuchung exotischer Hadronen werden zeigen, ob die Körner das eine oder das andere oder beides sind.
Ein neues seltsames Materieteilchen wurde entdeckt, das Tetraquark
Weitere Informationen: Weitere Informationen auf der LHCb-Website: lhcb-outreach.web.cern.ch/2022… Ihr neutraler Partner /
Zitat: LHCb hat drei neue exotische Teilchen entdeckt: ein Pentaquark und das erste Paar Tetraquarks (5. Juli 2022). Abgerufen am 5. Juli 2022 von Particles-Pentaquark-First-Ever.html
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