Araştırmacılar, Λ(1405) olarak bilinen, egzotik ama çok kısa ömürlü bir Lambda rezonansını ilk kez başarıyla sentezlediler.
Osaka’daki bilim adamları Üniversite, egzotik ve oldukça kararsız bir parçacık üreten ve kütlesini belirleyen bir parçacık hızlandırıcı deneyinin parçasıydı. Bu, aşırı yoğun nötron yıldızlarının iç işleyişinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunabilir.
Parçacık fiziğinin Standart Modeli, çoğu parçacığın kuark adı verilen altı tür temel varlığın kombinasyonlarından oluştuğunu açıklar. . Bununla birlikte, hala çözülmemiş pek çok gizem var, bunlardan biri egzotik ama geçici bir Lambda rezonansı olan Λ(1405). Daha önce, üç kuarkın (yukarı, aşağı ve garip) belirli bir kombinasyonu olduğuna inanılıyordu ve bileşimi hakkında fikir sahibi olunması, nötron yıldızlarındaki son derece yoğun madde hakkında bilgilerin ortaya çıkarılmasına yardımcı olabilir.
Şimdi, Osaka Üniversitesi, bir K-mezonu ve bir protonu birleştirerek ve karmaşık kütlesini (kütle ve genişlik) belirleyerek Λ(1405)’i ilk kez sentezlemeyi başaran bir ekibin parçasıydı. K– mezon, garip bir kuark ve bir yukarı antikuark içeren negatif yüklü bir parçacıktır.
Bir K-‘yi (yeşil daire) kaynaştırarak Λ(1405)’i sentezlemek için kullanılan reaksiyonun şematik gösterimi ) bir döteron çekirdeğinin içinde yer alan bir proton (koyu mavi daire) ile. Kredi: Hiroyuki Noumi
Maddeyi oluşturan ve alışkın olduğumuz çok daha tanıdık proton, iki yukarı ve bir aşağı kuarka sahiptir. Araştırmacılar, Λ(1405)’in en iyi, üç kuarklı uyarılmış bir durumun aksine, K– mezon ve protonun geçici bir bağlı durumu olarak düşünüldüğünü gösterdi.
Yakın zamanda Physics Letters’ta yayınlanan bir çalışmada B, grup J-PARC hızlandırıcısında yaptıkları deneyi anlatıyor. K- mezonları, her biri bir proton ve bir nötron içeren bir döteryum hedefine fırlatıldı. Başarılı bir reaksiyonda, bir K- mezonu nötronu dışarı attı ve ardından istenen Λ(1405)’i üretmek için protonla birleşti. Araştırmanın yazarı Kentaro Inoue, “Bir K- mezonu ve bir protonun bağlı durumunun oluşumu ancak nötron enerjinin bir kısmını taşıdığı için mümkün oldu” diyor.
{14 }Λ(1405) adlı egzotik baryon ve maddenin evriminin şematik bir gösterimi. Kredi: Hiroyuki Noumi
Λ(1405) ile ilgili bilim adamlarının kafasını karıştıran yönlerden biri, kendisinden yaklaşık 40 kat daha ağır olan garip bir kuark içermesine rağmen genel kütlesinin çok hafif olmasıydı. bir yukarı kuark. Deney sırasında, araştırma ekibi bozunma ürünlerinin davranışını gözlemleyerek Λ(1405)’in karmaşık kütlesini başarıyla ölçebildi.
(Üst) Ölçülen reaksiyon kesiti . Yatay eksen, bir kütle değerine dönüştürülen K- ve proton çarpışma geri tepme enerjisidir. Büyük reaksiyon olayları, K- ve proton kütlelerinin toplamından daha düşük kütle değerlerinde meydana gelir ve bu da Λ(1405)’in varlığını düşündürür. Ölçülen veriler, saçılma teorisi (düz çizgiler) ile yeniden üretildi. (Alt) K– ve proton saçılma genliklerinin dağılımı. Kareleri alındığında, bunlar reaksiyon kesitine karşılık gelir ve genellikle karmaşık sayılardır. Hesaplanan değerler, ölçülen verilerle eşleşir. Gerçek kısım (düz çizgi) 0’ı geçtiğinde sanal kısmın değeri maksimum değerine ulaşır. Bu, bir rezonans durumu için tipik bir dağılımdır ve karmaşık kütleyi belirler. Oklar gerçek kısmı gösterir. Kredi: 2023, Hiroyuki Noumi, d(K–,n)πΣ reaksiyonlarında ölçülen Λ(1405)’in kutup konumu, Physics Letters B
“Bu tür araştırmalardaki ilerlemenin yol açacağını umuyoruz Başka bir çalışma yazarı olan Shingo Kawasaki, bir nötron yıldızının çekirdeğinde bulunan ultra yüksek yoğunluklu maddenin daha doğru bir tanımını yapmak için” diyor. Bu çalışma, Λ(1405)’in dört kuark ve bir antikuarktan oluşan, toplam 5 kuark oluşturan alışılmadık bir durum olduğunu ve parçacıkların üç kuark veya bir kuark ve bir antikuark içerdiği geleneksel sınıflandırmaya uymadığını ima eder.{4 }
Bu araştırma, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra Evren’in ilk oluşumunun yanı sıra madde normal koşullarda gördüğümüzün çok ötesinde basınçlara ve yoğunluklara maruz kaldığında neler olduğunun daha iyi anlaşılmasına yol açabilir.{4 }
Referans: S. Aikawa, S. Ajimura, T. Akaishi, H. Asano, G. Beer, C. Berucci tarafından “d(K−,n)πΣ reaksiyonlarında ölçülen Λ(1405) kutup konumu” , 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 ve J. Zmeskal, 20 Aralık 2022, Physics Letters B.
DOI: 10.1016/j.physletb.2022.137637
Çalışma, Japonya Bilimi Teşvik Derneği, Eğitim, Kültür Bakanlığı, Spor, Bilim ve Teknoloji.