Пентаква́рки — группа составных субатомных частиц , состоящих из пяти кварков . Их существование было с использованием Большого адронного коллайдера в июле 2015 года. Являются барионами , адронами , фермионами , резонансами . Порождают направление исследований в адронной спектроскопии — физику пентакварков .

История

Возможность существования адронов, включающих больше кварков, чем минимально необходимо (три кварка или пара кварк-антикварк), была рассмотрена ещё авторами кварковой модели Гелл-Маном (в 1964 году) и Цвейгом . Модель барионов, состоящих из 4 кварков и 1 антикварка, была рассмотрена в конце 1970-х годов. Название «пентакварк» для этих частиц было предложено израильским физиком ( ) в 1987 году .

В 1997 году Дмитрий Дьяконов , Виктор Петров и Максим Поляков предложили теорию, предсказывающую существование пентакварков (экзотический антидекуплет) из лёгких кварков и их свойства . Экспериментально существование пентакварка в месте, предсказанном теорией 1997 года, возможно, было подтверждено в июле 2003 года в эксперименте ( Осакский университет , Япония ), на (город Ньюпорт-Ньюс , штат Вирджиния ). В этих экспериментах высокоэнергетичные гамма-кванты взаимодействовали с нейтроном , создавая мезон и пентакварк. Однако пентакварк существует в течение 10 ⁻²⁰ секунд перед распадом на мезон и нейтрон .

Затем несколько других групп исследователей исследовали данные в определённых каналах и диапазонах энергий. В целом 12 групп сообщили о положительных сигналах пентакваркового состояния. Например, два эксперимента на ускорителе HERA , и , и эксперимент на ускорителе У-70 в Протвино заявили о наблюдении кандидатов в пентакварки со статистической значимостью от 4 до 8 стандартных отклонений .

Однако существование пентакварков подвергалось сомнению. Для того, чтобы внести в этот вопрос бо́льшую ясность, коллаборация провела эксперимент в лаборатории Джефферсона с целью обнаружить пентакварк. В ходе эксперимента учёные бомбардировали жидкий водород высокоэнергетичными протонами . Несмотря на то, что полученный объём данных в 10 раз превышал статистику, собранную немецкой группой , а результаты исследований были в 50 раз точнее, чем у немцев, американцам не удалось найти никаких следов пентакварков (хотя результаты первых экспериментов CLAS 2003 года показывали наличие пентакварков со статистической значимостью вплоть до 7 стандартных отклонений) .

В конечном итоге, в большинстве экспериментов (например , BaBar и Belle) на вопрос об обнаружении пентакварков был получен отрицательный ответ, опровергающий ранее полученные положительные результаты с малой статистикой. Тем не менее, в данных LEPS по-прежнему присутствуют узкие пики, которые могут быть интерпретированы как проявление пентакварков. В начале 2009 года LEPS опубликовал в журнале « Physical Review » статью, где утверждается, что сигнал от пентакваркового состояния с массой 1524 ± 4 МэВ / c ² виден со статистической значимостью 5,1 стандартных отклонений . Эксперименты по поиску пентакварков продолжались.

14 июля 2015 года учёные из коллаборации LHCb сообщили об открытии пентакварков в результате столкновений протонов при энергиях до восьми тераэлектронвольт (при распаде лямбда-бариона ) на Большом адронном коллайдере , пентакварки такого типа и в таком месте до того никто не предсказывал . Поиск пентакварков не был объектом эксперимента LHCb (который прежде всего предназначен для исследования асимметрии материи и антиматерии ) , и несомненное открытие пентакварков было описано представителем ЦЕРН как «случайность» и «нечто удивительное, что мы случайно нашли» .

18 августа 2016 года LHCb подтвердила открытие пентакварка в статье в Nature . В статье указано, что за год данные были исследованы независимым от представлений о пентакварках образом и необходимость в объяснении результатов введением пентакварков на уровне статистической значимости около 10σ (стандартных отклонений) .

Свойства

Кварковый состав u , u , d , c , c . Всего было открыто одновременно 2 представителя группы: P
c (4450) ⁺ и P
c (4380) ⁺ . Массы у них 4450 МэВ и 4380 МэВ соответственно, ширина распада 40 МэВ и 200 МэВ, спин 5/2 и 3/2, чётность + и −.

В результате проверки диаграммой Аргана про P
c (4380) ⁺ есть сомнения, частица ли это, про второй таких сомнений нет. Теоретического описания найденных частиц нет. Это могут быть или « адронные молекулы », образуемые протоном и J/ψ мезоном , или настоящее пятикварковое состояние: структура + дикварк + антикварк , дикварк + и другие. .

Примечания

Ссылки

• от 8 сентября 2015 на Wayback Machine // УФН, июль 2015
• от 11 мая 2013 на Wayback Machine // «Троицкий вариант», 26.03.2013
• // «Компьютерра», 6.06.2006
• // Журнал «Что нового в науке и технике»
• от 22 июля 2015 на Wayback Machine // 14 июля 2015
• от 24 июля 2020 на Wayback Machine .