Fiziki odkrivajo nove subatomske delce

Naključje v pekinškem pospeševalniku osvetli novo znano R tselteilchen

Detektor BES-III na Pekinškem inštitutu za fiziko visoke energije © Inštitut za visoko energijsko fiziko (IHEP)
prebral

Mednarodna raziskovalna skupina je odkrila nov delček. Subatomski delec z imenom Zc (3900) ima maso, približno enako masi helijevega jedra in ima življenjsko dobo le 10-23 sekund ali deležev milijarde mikrosekund. Zaznavanje delcev osvetli celotno skupino subatomskih delcev, ki so bili doslej le delno raziskani in pomagajo osvetliti njihovo sestavo. Delce smo zaznali na pospeševalniku elektronov pozitrona BEPC-II v Pekingu.

Delček so odkrili po naključju. Ker so znanstveniki, ki so poskus izvedli konec decembra 2012 na BES-III detektorju pospeševalnika elektronov-pozitrona, dejansko želeli le podrobneje raziskati še en, že znan delček. Ta delček s kriptičnim imenom Y (4260) je bil odkrit leta 2005 v Nacionalnem laboratoriju SLAC v Stanfordu v Kaliforniji. Lahko bi spadala v razred subatomskih delcev, imenovanih psi delci. Ti so sestavljeni iz šarma šarma in šarma proti šarmu. Kvarki so elementarni delci, ki se pojavljajo v šestih variantah in tvorijo skupaj z drugim tipom delcev osnovne gradnike naše materije. Toda domneva raziskovalcev je imela ključni ulov: Masa delcev Y (4260) se ne ujema s skupnimi napovedmi za spekter takih psi delcev.

Presenetljivo razpadanje uganke delca

Ker je pekinški pospeševalnik še posebej primeren za ustvarjanje tega delca, so raziskovalci tam začeli poskus, da bi ga podrobneje preučili. Pravzaprav so že v dveh tednih po začetku meritev ta že znani delček lahko zaznali v večjem številu. Presenetljivo in povsem nepričakovano pa so odkrili, da se Y (4260) razgradi na morda še bolj skrivnostni delček - Zc (3900). Ta ima v nasprotju z Y (4260) električni naboj.

Toda to daje jedrskim fizikom tudi odločilen pojem narave začetnega delca. "To jasno dokazuje, da mora biti to vezano stanje, ki ne obsega izključno šarma in šarmerskih šarmer, " razlaga Achim Denig z Inštituta za jedrsko fiziko na univerzi Johannesa Gutenberga v Mainzu. Po mnenju raziskovalcev bi bil Y (4260) lahko torej nova, še nedvomno potrjena oblika vezane snovi, imenovane stanje štirih kvarkov. Delček ima poleg šarma in šarma proti šarmu še dve sestavini kvarka. Takšno stanje štirih kvarkov je teoretično mogoče v teoriji kvantne kromodinamike.

Štiri kvarke namesto samo dveh?

V resnici bi bilo stanje štirih kvarkov možna razlaga za zdaj najdeni delec Zc (3900). Da bi dobili vpogled v lastnosti močne jedrske sile, je treba zdaj pripraviti natančne teoretične napovedi za mase Zc (3900) in Y (4260) ter njihove sorodnike. Na podlagi novih ugotovitev bodo namenske preiskave delcev Y (4260) in Zc (3900) v Pekingu podaljšale še za dva meseca. To nam bo omogočilo nove vpoglede v te nadvse zanimive rezultate. Intenzivno bomo sodelovali v Mainzu, "pravi Denig. zaslon

Poskus BES III vodi približno 350 fizikov iz 50 institucij v 11 državah. Poleg Kitajske so v ta projekt fizike hadronov in delcev vključene ZDA, Nemčija in druge evropske in azijske države.

(Univerza Mainz, 27.03.2013 - NPO)