Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Colaborarea Belle descopera un nou tip de mezon

Autor: Adrian Buzatu

Particula Z(4430) a fost descoperita in dezintegrarile mezonilor B (mezoni care contin un cuarc ‘bottom’) produsi in mari cantitati la fabrica de mezoni B (Fabrica B) de la acceleratorul KEKB, care ciocneste fascicule de electroni si pozitroni la laboratorul KEK. Investigand diversele moduri de dezintegrare a mezonilor B la aproximativ 660 de milioane de perechi de mezoni B si mezoni anti-B, colaborarea Belle a observat 120 de mezoni B care se dezintegreazp in o particula Z (4430) si un mezon K. Instantaneu, particula Z(4430) se dezintegreaza in o particula numit ‘Psi prim’ si in un mezon pi (Figura 1). Colaborarea Belle a masurat sarcina electrica a acestei particule a fi aceeasi cu a electronului si masa acesteia ca fiind aproximativ de 4.7 ori cea a protonului.

In ultimii ani, au fost descoperite deja cateva particule ciudate la cele doua fabrici B (experimentul Belle de la laboratorul KEK si experimentul BaBar de la laboratorul SLAC): X(3872), Y(4260), X(3940),Y(3940). Toate aceste particule au o masa in intervalul 4-4.5 ori masa protonului si se dezintegreaza in mezoni pi si o alta particula care este ori particula J/psi ori particula Psi prim (acestea doua fiind exemple de particule de ‘charmonium’, adica particule formate din un cuarc charm si un anticuarc anticharm). Dar masele si proprietatile de dezintegrare ale acestor particule nu se conformeaza asteptarilor teoretice ale particulelor ce sunt combinatii de cuarci si anticuarci. De aceea, fizicieni teoreticieni din intreaga lume au propus alte posibile explicatii, printre care si aceea ca aceste particule ar putea fi formate din patru cuarci (de exemplu, din un cuarc charm, un cuarc anti-charm, un cuarc up si un cuarc anti-up). Dar cum toate aceste particule erau neutre din punct de vedere electric, nu se putea exclude posibilitatea ca aceste particule sa reprezinte noi stari excitate ale mezonilor de charmonium.

Dar noua particula descoperita, Z(4430) este diferita de acestea, caci are o sarcina electrica nenula, iar aceasta o distinge clar de perechile de cuarc-anticuarc. Aceasta particula ar trebui sa fie format din un cuarc charm, un cuarc anticharm, un cuarc up si un cuarc antidown). Astfel, particula Z(4430) nu s-ar integra in structura teoretica a mezonilor obisnuiti. Tocmai de aceea aceasta particula a atras atentia fizicienilor din intreaga lume (Figurile 2 si 3).

Ne se poate izola un singur cuarc. Cuarcii nu pot exista decat in grupuri, iar grupurile cunoscute de cuarci se numesc barioni sau mezoni (fenomen numit confinarea cuarcilor). Aceasta este o caracteristica a fortei tari, iar aceasta este descrisa matematic de o teorie numita cromodinamica cuantica (QCD, Quantum Chromo-Dynamics). Descoperirile de particule subatomice la fabrica B de la laboratorul KEK furnizeaza o baza experimentala pentru a intelege mai bine fenomenul confinarii cuarcilor, precum si modul de formare a materiei (combinarii particulelor elementare in particule compuse) in cadrul teoriei QCD.

Descoperirea particulei Z(4430) este descrisa in articolul trimis spre publicare prestigioasei reviste cu rezultate de cercetare in fizica Physical Review Letters pe 22 octombrie.

Figura 1: Noua particula Z(4430) este predusa impreuna cu un mezon K din dezintegrarea unui mezon B si se dezintegreaza instantaneu in o particula Psi-prim si un mezon pi.

Figura 2: Mezonii obisnuiti sunt particule compuse formate din un cuarc si un anticuarc tinuti laolalta de forta tare. Un mezon format din un cuarc charm si un cuarc anticharm se numeste ‘charmonium’.

Figura 3: Particula X(3872), care este neutra din punct de vedere electric, nu poate fi considerata automat o particula neobinuita de charmonium. Pe de alta parte, noua particula descoperita Z(4430), care este incarcata din punct de vedere electric, poate fi distinsa in mod clar de celelalti mezoni de charmonium.

Figura 4: Distributia masei masurate pentru perechile de mezoni pi si mezoni psi-prim detectati. Particula Z(4430) apare ca un varf ascutit la 4430 MeV in aceasta distributie.

#1: Colaborarea experimentului Belle este o echipa internationala de aproape 400 de cercetatori si studenti din 55 de institute (laboratoare si universitati) aflate an 14 tari si regiuni diferite.

#2: Este obisnuit in fizica particulelor a se boteza particule noi descoperite cu litere latine sau grecesti. Noua particula descoperita se numeste ‘Z’ pentru a putea fi distinsa de celelalte particule din acelasi interval de mase. Valoarea din paranteza indica masa in unitati de MeV (milioane de electron-volti).

#3: Cuarcii sunt particulele cele mai mici (fundamentale, elementare) care compun materia. Se cunosc sase tipuri de cuarci, clasificati in trei generatii. Cele sase tipuri sunt cuarcul up si cuarcul down (generatia I), cuarcul charm si cuarcul strange (generatia a II-a), cuarcul top si cuarcul bottom (generatia a III-a). Cuarcii up, charm, top au sarcina electrica de +2/3 e si cuarcii down, strange si bottom au sarcina electrica de -1/3 e, unde ‘e’ reprezinta sarcina electrica a electronului. Pentru fiecare cuarc exista un cuarc corespondent de antimaterie cu aceeasi masa, dar cu sarcina electrica opusa.

Sursa originala: KEK declaratie de presa. Text tradus de Adrian Buzatu pentru Clubul Fizica Particulelor. Puteti citi mai multe despre fizica particulelor pe portalul nostru, http://fizicaparticulelor.ro.

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger