Die Hits kommen immer wieder aus dem Fermi National Accelerator Laboratory des Department of Energy. Bisher hat das Labor in diesem Monat die Entdeckung von a . bekannt gegeben seltene Single Top-Quark , und dann die Lücke verkleinert - eigentlich zweimal – für die Masse des schwer fassbaren Higgs-Boson-Teilchens oder „Gott-Teilchen“, von dem angenommen wird, dass es allen anderen Teilchen ihre Masse gibt.
Jetzt haben Wissenschaftler ein neues, völlig untheoretisches Teilchen entdeckt, das das in Frage stellt, was Physiker über die Verbindung von Quarks zu Materie zu wissen glaubten. Sie nennen es Y(4140), was seine gemessene Masse von 4140 Mega-Elektronenvolt widerspiegelt.
'Es muss versuchen, uns etwas zu sagen', sagte Jacobo Königsberg von der University of Florida, ein Sprecher des Kollider-Detektor-Teams von Fermilab. 'Bis jetzt sind wir uns nicht sicher, was das ist, aber seien Sie versichert, dass wir weiter zuhören werden.'
Das Standardmodell der Elementarteilchen und -kräfte umfasst sechs Quarks, die sich zu Verbundteilchen verbinden. Bildnachweis: Fermilab
Materie, wie wir sie kennen, besteht aus Bausteinen, den sogenannten Quarks. Quarks passen auf verschiedene Weise zusammen, um andere Teilchen zu bauen: Mesonen, die aus einem Quark-Antiquark-Paar bestehen, und Baryonen, die aus drei Quarks bestehen.
Aber vor kurzem haben Elektron-Positron-Beschleuniger des SLAC National Accelerator Laboratory in Stanford und des japanischen Labors KEK Beispiele für zusammengesetzte Quarkstrukturen enthüllt – genanntxundUNDTeilchen – das sind nicht die üblichen Mesonen und Baryonen. Und jetzt hat die Zusammenarbeit mit Collider Detector bei Fermilab (CDF) Beweise für das Y(4140)-Partikel gefunden.
Das Y(4140)-Teilchen zerfällt in ein Paar anderer Teilchen, das J/psi und das Phi, was Physikern nahelegt, dass es sich um eine Zusammensetzung aus Charm- und Anticharm-Quarks handeln könnte. Die Eigenschaften dieses Zerfalls entsprechen jedoch nicht den herkömmlichen Erwartungen an ein solches Make-up. Andere mögliche Interpretationen jenseits einer einfachen Quark-Antiquark-Struktur sind Hybridteilchen, die auch Gluonen enthalten, oder sogar Vier-Quark-Kombinationen.
Die Fermilab-Wissenschaftler beobachteten Y(4140)-Teilchen beim Zerfall eines viel häufiger produzierten Teilchens, das ein Bottom-Quark enthält, das sogenannte B+-Meson. Sie durchsuchten Billionen von Proton-Antiproton-Kollisionen von Fermilabs Tevatron und identifizierten eine kleine Stichprobe von B+-Mesonen, die in einem unerwarteten Muster zerfielen. Weitere Analysen zeigten, dass die B+-Mesonen in Y(4140) zerfielen.
Das Y(4140)-Teilchen ist das neueste Mitglied einer Familie von Teilchen mit ähnlichen ungewöhnlichen Eigenschaften, die in den letzten Jahren von Experimentatoren an Fermilabs Tevatron sowie am KEK und dem SLAC-Labor, das in Stanford durch eine Partnerschaft mit den USA betrieben wird, beobachtet wurden Energiebehörde.
„Wir gratulieren CDF zu den ersten Beweisen für einen neuen unerwarteten Y-Zustand, der in J/psi und Phi zerfällt“, sagte der japanische Physiker Masanori Yamauchi, ein KEK-Sprecher. „Dieser Zustand könnte mit dem von Belle entdeckten Y(3940)-Zustand verwandt sein und ein weiteres Beispiel für ein exotisches Hadron sein, das Charm-Quarks enthält. Wir werden versuchen, diesen Zustand in unseren eigenen Belle-Daten zu bestätigen.“
Theoretische Physiker versuchen, die wahre Natur dieser exotischen Kombinationen von Quarks zu entschlüsseln, die außerhalb unseres derzeitigen Verständnisses von Mesonen und Baryonen liegen. Währenddessen suchen Experimentalisten gerne nach weiteren solchen Teilchen.
„Wir bauen unser Wissen Stück für Stück auf“, sagte Fermilab-Sprecher Rob Roser, „und mit genügend Teilen werden wir verstehen, wie dieses Puzzle zusammenpasst.“
Die Beobachtung Y(4140) ist Gegenstand eines Artikels, der von CDF anPhysische Überprüfungsschreibenin dieser Woche. Neben der Ankündigung von Y(4140) präsentiert die CDF-Experimentkollaboration diese Woche auf der Moriond Conference on Quantum Chromodynamics in Europa mehr als 40 neue Ergebnisse, darunter die Entdeckung der elektroschwachen Top-Quark-Produktion und eines neuen Limits am Higgs-Boson, im Konzert mit Experimentatoren aus Fermilabs DZero-Kollaboration.
Quelle: Fermilab
