Familie von exotischen Tetraquarks entdeckt

Eine Familie von Verwandten, exotischen Teilchen, jeweils bestehend aus vier Quarks ist entdeckt worden. Die Suche nach Hinweisen über die Evolution des Universums halten konnte, sagte der Forscher.

Die vier neuen Tetraquarks, bestehend aus jetzt genannt X(4140), X(4274), X(4500) und X(4700), jeweils zwei Quarks und zwei Antiquarks (die Antimaterie-Partner von Quarks). Noch hat jeder der neu entdeckten Teilchen eine unterschiedliche Masse und verschiedenen subatomaren Eigenschaften. Sie sind eine Familie von Tetraquark Geschwister betrachtet, wegen der mit den gleichen Quark-Komposition und Arrangement.

Quarks sind Elementarteilchen, die Bausteine von Protonen und Neutronen. Bis die jüngsten Entdeckungen von Tetra und sogar Pentaquarks dachte Physiker Quarks nur in Paaren oder Dreiergruppen zusammengefasst. Die neu gewonnene Tetraquark Familie ist noch deutlicher, weil Mitglieder der Familie schwer, exotische Arten von Quarks bestehen – bekannt als Charm-Quarks und Strange-Quarks – das findet man nicht im alltäglichen Materialien. [7 merkwürdige Fakten über Quarks]

Suche nach tetraquarks

Tomasz Skwarnicki, ein Physiker an der Syracuse University in New York und Thomas Britton, Syracuse University Doktorand, entdeckt diese Tetraquarks durch die Analyse von Daten vom CERN Large Hadron Collider (LHC), leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt. Das Experiment namens LHCb-Experiment ist eines der sieben Teilchenphysik Detektor Experimente in der Atom-Smasher. Der LHC brachte Hunderte von Wissenschaftlern zusammen auf der ganzen Welt studieren gemeinsam Daten aus dem Teilchenbeschleuniger in einer Bemühung zu verstehen, was passiert nach dem Urknall, die Sache zu überleben und bauen das Universum erlaubt.

Das LHCb-Experiment in der Nähe Wissenschaftler geschickt zwei Protonenstrahlen zippen in Lichtgeschwindigkeit um die Kreisbeschleuniger. Wenn sie kollidierte, verschiedenen exotische Teilchen gebildet, einschließlich der neu entdeckten Tetraquark Familie.

Die Tetraquarks Systeme vorübergehend sind, erklärt Skwarnicki. Nach ihrer Entstehung, sie beginnen zu zerfallen innerhalb von 10 ^-24 einer Sekunde, in der Nähe von unmeßbar kurzer Zeit. Tetraquarks stammen aus dem Zerfall von einem anderen bekannten Teilchen, B-Mesonen, die längere Lebensdauer haben. Es ist aus diesen Zerfallsprodukte, die Physiker zu rekonstruieren konnte, dass die Tetraquarks existierte. Unterschriften von B-Mesonen Tetraquarks werden zu den Auswahlkriterien angewendet, wenn die Forscher Daten aus der LHCb-Kollisionen analysiert, damit die Existenz der Familie zu entdecken.

Diese neu gewonnene Teilchen existieren in verschiedenen angeregte Zustände, die ist, was die Tetraquarks unterschiedlicher Masse gibt.

"Wenn Sie ein gebundenes System von Quarks [in diesem Fall ein Tetraquark] haben, kommen sie auch in diesen verschiedenen Erregungen. Jede Anregung-Ebene wird über eigene Eigenschaften haben", sagte Skwarnicki. "Ein ganzes Spektrum von Erregungen ist möglich, dass die gleichen gebundenen System."

Während dieser Familie auch als ein Teilchen auf vier verschiedenen Erregung Ebenen betrachtet werden könnte, identifizierte Teilchenphysik historisch solcher Gruppierungen als "Familien", sagte der Forscher.

Warum Tetraquarks kümmern?

Die Entdeckung dieser Teilchen könnte helfen, Wissenschaftler Verständnis für den Tod von Sternen und die Folgen des Urknalls hinzuzufügen, sagte Skwarnicki.

Zum Beispiel verstehen Wissenschaftler derzeit, dass ein Neutronenstern, sobald es durch seinen nuklearen Brennstoff brennt ein Gravitationskollaps beginnen, die die Atome in der Star in einem sehr engen Objekt drückt, die wie eine riesige Kern ist. Skwarnicki sagte, dass es möglich ist, dass ein Teil der Materie in einem Neutronenstern nicht nur der Neutronen, sondern auch der Tetraquarks besteht.

"Tetraquarks auch einige Rolle in der Evolution des Universums nach dem Urknall spielen könnte," sagte Skwarnicki Leben Wissenschaft. "Bedingungen im frühen Universum waren ganz anders als heute, und diese Systeme [von Partikeln] hätte spielen eine Rolle in frühen Phasen des Universums."

Skwarnicki und Britton detailliert ihre Entdeckungen in der Juni-Ausgabe der Zeitschrift Physical Review Letters.