html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Физики впервые измерили время жизни дважды очарованного бариона


Jeremy Keith / flickr.com

Группа LHCb оценила время жизни дважды очарованного бариона, открытого в прошлом году: оказалось, что оно примерно равно 0,256±0,037 пикосекунд. Для анализа ученые использовали те же данные, в которых они впервые увидели резонанс, отвечающий новой частице. Статья опубликована в Physical Review Letters и находится в свободном доступе.

Все адроны состоят из двух (мезоны), трех (барионы) или более кварков — фундаментальных частиц, входящих в состав Стандартной модели. Кварки являются фермионами, то есть имеют полуцелый спин, а их электрический заряд составляет ±⅓ или ±⅔ от заряда электрона. Кроме того, кварки имеют еще одну внутреннюю характеристику — цвет, — которая определяет, как частицы участвуют в сильном взаимодействии. Все устойчивые комбинации кварков, связанные глюонами, должны быть бесцветными из-за конфайнмента. Например, мезоны состоят из кварка и антикварка, а в состав бариона обязательно входит красный, синий и зеленый кварки, которые компенсируют цвета друг друга.

По большей части привычная для нас барионная материя сложена из самых легких кварков — верхнего (u) и нижнего (d). В частности, протон состоит из тройки (uud), а нейтрон — из тройки (udd). Частицы с составом (uuu) и (ddd) тоже существуют (это так называемые дельта-резонансы), однако время их жизни не превышает 10−23 секунд, и они быстро распадаются на более стабильные частицы. Кроме того, в природе существует еще четыре вида (аромата) кварков — странный (s), очарованный (c), прелестный (b) и истинный (t) кварк, которые тоже могут входить в состав барионов. Чем больше масса кварка, тем сложнее получить в эксперименте барион, который его содержит. В настоящее время хорошо изучены только частицы, состоящие из u, d, s кварков, однако с открытием ускорителей, сравнимых с Большим адронным коллайдером, физики смогли изучить и более экзотические комбинации.

Так, в сентябре 2017 года исследователи из ЦЕРН сообщили, что с помощью детектора LHCb им удалось зарегистрировать резонанс, отвечающий распаду частицы с массой около MΞ ≈ 3621,40±0,78 мегаэлектронвольт на очарованный Λ-барион, каон и пару π±-мезонов. Это совпало с теоретическими предсказаниями для дважды очарованного бариона Ξcc++, который состоит из двух очарованных и одного верхнего кварка (ucc). Подробнее про работы детектора LHCb можно прочитать в нашем материале «Прелестный кварк летит вперед». К сожалению, тогда ученые не успели рассчитать время жизни открытой частицы, хотя этот параметр очень важен для изучения ее природы. В частности, он позволяет рассчитать сечения распада частицы в различные каналы и уточнить, какую роль играют в них сильные и слабые взаимодействия.

В новой статье группа LHCb приводит результаты такого расчета, выполненного для того же набора данных, который позволил открыть новую частицу. Для этого исследователи рассмотрели цепочку распадов Ξcc++ → Λc+Kπ+π и Λc+pKπ+, а затем численно смоделировали процессы, происходящие на Большом адронном коллайдере: столкновение протонов (пакет Pythia), производство дважды очарованного бариона (GenXicc2.0), распад частицы (EvtGen), излучение в конечное состояние (Photos) и взаимодействие излучения с веществом детектора (Geant4). Кроме того, ученые сравнивали полученные результаты с распадом контрольной частицы, время жизни которой хорошо известно: Λb0 → Λc+ππ+π. Это позволило уменьшить систематическую погрешность конечного результата.

Затем ученые сравнили результаты реальных наблюдений и компьютерную симуляцию, построив график отношения двух распределений (decay-time acceptance) и определив по нему время распада дважды очарованного бариона. Грубо говоря, исследователи сдвигали распределения по времени и проверяли, в какие моменты совпадение максимально. Оказалось, что время жизни бариона примерно равно 0,256±0,037 пикосекунд (одна пикосекунда = 10−12 секунд), что немного меньше, чем предсказывали теоретические модели.

Зависимость величины «совпадения» симуляции и эксперимента от времени жизни бариона

LHCb Collaboration / Phys. Rev. Lett.

Сравнение экспериментальных данных (точки) и зависимости, рассчитанной с учетом найденного времени жизни (синяя линия)

LHCb Collaboration / Phys. Rev. Lett.


Физики исследуют дважды очарованный барион сравнительно недолго — впервые о его открытии ученые из ЦЕРН объявили на конференции EPS в июле прошлого года, а соответствующая статья в рецензируемом научном журнале вышла только в сентябре. Правда, в начале прошлого десятилетия группа SELEX также сообщала об открытии бариона с массой MΞ ≈ 3519±2 мегаэлектронвольт и временем жизни около 33 фемтосекунд, в восемь раз меньшем нового результата. Тем не менее, последующие наблюдения, выполненные группами BABAR, BELLE и LHCb, не смогли подтвердить этот результат.

В ноябре прошлого года физики-теоретики Марек Карлинер (Marek Karliner) и Джонатан Роснер (Jonathan Rosner) показали, что при слиянии очарованных Λ-барионов в дважды очарованный барион выделяется энергия порядка 12 мегаэлектронвольт, что находится на уровне обычных термоядерных реакций. Если же заменить в частицах c-кварки b-кварками, можно добиться еще большего энергетического выхода (более 140 мегаэлектронвольт). Интересно, что статья ученых была опубликована в журнале Nature, который очень редко освещает физику частиц и теоретическую физику вообще.

Дмитрий Трунин

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

2

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • эксперименты
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции