LHCb продолжает изучение свойств адронов
Анализ данных, накопленных Большим адронным коллайдером за первые три года работы, продолжается до сих пор, и время от времени экспериментальные группы публикуют новые результаты. Они не всегда столь животрепещущие, как изучение бозона Хиггса или поиск суперсимметрии, но для своих разделов физики частиц они тоже важны.
Например, детектор LHCb, оптимизированный для изучения B-мезонов, позволяет узнать много нового о свойствах разнообразных адронов (см. подборку новостей с результатами LHC по физике адронов). Коллаборация LHCb использует для этого огромную статистику событий с рождением и распадом B-мезонов, извлекает из нее распады на определенные конечные адроны, а затем досконально изучает распределения по углами, энергиям, инвариантным массам рожденных частиц. Сравнивая результаты с теоретическими расчетами, коллаборация извлекает информацию об устройстве самих мезонов или о свойствах их распадов.
В качестве иллюстрации этой деятельности можно упомянуть появившуюся на днях статью этой коллаборации arXiv:1402.6248. В ней изучался распад Bs-мезонов на J/ψ- и π+π–-пару. Анализ показал, что два пи-мезона появляются обычно не сразу; сначала в распаде рождается какой-то промежуточный мезон (и тут найдено аж 5 вариантов), а затем он распадается на два пи-мезона. Полгода назад теоретики предложили использовать этот процесс для изучения кваркового состава мезона f0(980). И вот сейчас данные, полученные LHCb, показывают, что этот мезон скорее напоминает четырехкварковое состояние, чем обычную кварк-антикварковую пару.
-
В довольно далеком 98 году в "Успехах физических наук" российский физик уже высказывался в пользу 4-кваркового состояния:
http://ufn.ru/ru/articles/1998/11/g/
Если только сейчас начинают интересоваться этим и пытаться проверить на эксперименте, то для меня это несколько странно. Ведь до сих пор тетракварки не обнаруживали, и найти 4-кварковое состояние было бы прорывным открытием, сравнимым с БХ. Или я где-то ошибаюсь?-
С четырехкварковыми состояниями ситуация вкратце такая. Теоретически из изучают с 70-х годов, но т.к. интерпретация данных слишком опосредованная, каких-то четких экспрементальных указаний долгое время не было. В 2000-е годы достаточно тяжелые экзотические мезоны стали открывать один за другим (или получать указания на их существование), см. например обзор http://arxiv.org/abs/arXiv:0801.3867 и краткий отчет PDG http://pdg.lbl.gov/2013/reviews/rpp2013-rev-heavy-quarkonium
-spectroscopy.pdf . Их экзотичность связана с тем, что по массе эти состояния содержат c-кварки, а по квантовым числам выходит, что у них есть и что-то еще, в довесок к c-кваркам. Так что тяжелые тетракварковые мезоны уже известны и изучаются очень активно.
С легкими мезонами ситуация сложнее, т.к. там трудно придумать какой-то явно убойный аргумент, доказывающий, что те или иные мезоны тетракварки и адронные молекулы. Ачасов и другие действительно в этой теме работает вот уже 20 лет, но прогресс зависит скорее то новых данных, чем от еще более тщательного анализа теоретических возможностей. Вот сейчас появилось еще одно измерение, которое кое-что говорит о легких (до 2 ГэВ) скалярах, но это лишь одно дополнительное измерение из цепочки многих.-
В общем, по тетракваркам у меня в голове тетра-кавардак. Википедия объявила тетракварк гипотетической частицей; статья "Классификация адронов / Наивная кварковая модель" довольно осторожно говорит об их все-таки существовании; вы теперь уверенно говорите "тяжелые тетракварковые мезоны уже известны". Все же непонятно, достоверные это тетракварки или просто очень хорошие кандидаты. Иные источники заявляют, что открытый в 2013-м Zc(3900) будет первым надежным.
-
Мне не очень понятно, на каком уровне строгости вам отвечать — слишком запутанная это тема.
Смотрите, если говорить совсем аккуратно, то «политкорректное» название этих новых X, Y, Z-частиц — «new unconventional states», и консенсус тут есть по крайней мере в одном: эти резонансоподобные структуры не удается уместить в рамки простой кварк-антикварковой картины.
Дальше начинаются тонкости, как экспериментальные (особенно из-за того, что большинство новых состояний находятся выше порога распадов на мезоны с открытым чармом или прелестью), так и теоретические.
«Не удается» или «доказано, что невозможно»? (Иногда так, иногда сяк.)
«Резонансоподобные структуры» или «новые частицы»? (Из-за кинематических особенностей на порогах рождения не всякий всплеск является новой частичей). Насколько хорошо подтверждены новые частицы? Какие каналы распада видны, а какие — нет? Какие из экзотических мезонов лучше описываются четырехкварковой структурой, какие — адронными молекулами, какие — гибридными состояниями с глюбольной составляющей? И так далее. Если вы хотите посмотреть текущий обзор данных — вот недавная статья, http://arxiv.org/abs/1312.7408 . Теоретические интерпретации у разных людей разные, но спор в основном идет про то, как именно смоделировать эти новые состояния. Четко выверенную и совершенно аккуратную формулировку теоретического состояния дел я дать не смогу.
А если в эти подробности не вдаваться и охарактеризовать ситуацию одной фразой для неспециалиста, то вот — уже несколько лет, как считается установленным, что среди этих состояний есть много чего за пределами возможностей простой кварк-антикварковой картины. Детали выясняются.-
Спасибо за пояснение. Мне, как интересующемуся неспециалисту, пожалуй, лучше считать для себя, что это именно экзотические мезоны - частицы, являющиеся мезонами по порядку масс, но не до конца вписывающиеся в стандартную для мезонов кварк-антикварковую модель, относительно которых нельзя бесспорно и однозначно сказать, что они из себя представляют.
Интересно, не может ли именно здесь находиться Новая физика?.. Во всяком случае, подробное исследование этих состояний представляется мне как неспециалисту вопросом интересным и важным.
P. S. И раз уж я встрял, вставлю еще одно предложение - не пополнить ли статью о классификации адронов парой фраз об адронных молекулах и других состояниях (с глюоном, например). Многим наверняка эти понятия незнакомы.
Спасибо.
-
-
-
-
Новости науки: физика
