Дори учените не могат да се справят с всички новооткрити частици. Нашата нова схема за именуване може да помогне


Дори учените не могат да бъдат в крак с всички новооткрити частици — нашата нова схема за именуване може да помогне

Кредит: fran_kie/Shutterstock

Физиците от Cern откриха множество нови екзотични частици, създадени в сблъсъците, произведени от Големия адронен колайдер през последните няколко години. Всъщност са открити толкова много, че нашето сътрудничество (LHCb), което е открило 59 от 66 скорошни частици, измислете нова схема за именуване за да ни помогне да наложим някакъв ред в растящия зоопарк с частици

Физиците на елементарните частици имат доста противоречива история, когато става въпрос за наименуване на неща. С откриването на все повече и повече частици през 20-ти век номенклатурата ставаше все по-объркана. Например в групата на лептоните имаме електрони, мюони и след това тау, но не и тауони.

И когато два съперничещи отбора през 70-те години не успяха да се споразумеят дали a нова частица състоящ се от два кварка (най-малките градивни елементи на материята), които току-що бяха открили, трябва да се наричат ​​J или ψ (psi), те накрая неловко смесиха двете имена, за да получат J/ψ.

Дори днес физиците не могат да се споразумеят дали да нарекат петия най-тежък кварк „дъно“ или „красота“—и следователно използвайте двете взаимозаменяеми. И нека дори не започваме с ужасно наречения бестиарий на частиците, предсказан от теорията, известна като „суперсиметрия“, която предполага, че всяка частица, която познаваме, също има (все още неоткрит) супер партньор: sstrange [sic], squark, smuon или gluino някой? Честно казано, добре е, че сякаш не съществуват.

Комплексни адрони

LHC е a съкровищница за нови видове частици, наречени адрони. Това са субатомни частици направени от два или повече кварка. Обикновено те се предлагат в два вида. Барионите, като протоните и неутроните, които изграждат атомното ядро, са изградени от три кварка. Мезоните, от друга страна, са направени от кварк, сдвоен с антикварк (всяка фундаментална частица има античастица със същата маса, но противоположен заряд).

Въпреки че има само шест различни вида кварки и само пет от тях образуват адрони, има огромен брой възможни комбинации. През 80-те години физиците на елементарните частици измисли схема за именуване за адрон zoo, със символ за всяка частица, който улесняваше разпознаването на съдържанието на кварк, като гръцката буква Π (pi), за да обозначи пионите, най-леките мезони.

До последните години всички новооткрити частици се вписваха добре в тази схема като бариони или мезони. Но учените в крайна сметка осъзнаха, че могат да бъдат възможни и по-сложни адрони с повече от три кварка: така наречените тетракварки, съставени от два кварка и два антикварка; и пентакварки, съставени от четири кварка и един антикварк (или обратното).

Бяха открити първите ясни кандидати за тетракварк от Бел и BESIII сътрудничества и с етикет Z° С състояния (това беше случаен избор, X и Y вече бяха използвани за обозначаване на други състояния). Това беше последвано от грандиозното откритие на пентакваркови състояния, обозначени с P° С, от сътрудничеството на LHCb. От около 2019 г. темпът на откриване се ускори с имена като X, ZcsПcs и Твв се присвояват повече или по-малко ad hoc, което води до азбучна супа от частици.

Липсата на логика в имената, дадени на нови частици доведе, може би неизбежно, до известно объркване. Конкретен проблем беше, че индексът “c” в Z° С и П° С символи има за цел да подскаже, че тези адрони съдържат както очарователни, така и античаровни кварки (понякога наричани “скрит чар”). За разлика от това, индексът “s” в Zcs и Пcs символи предполага, че тези адрони също съдържат странен кварк („отворена странност“). И така, какво трябва да бъдат наречени състояния, които съдържат както открит чар (само чаровен кварк), така и странност, както беше установено наскоро от сътрудничеството на LHCb?

Тъй като диапазонът от нови състояния и присвоените им имена рискуваше да стане още по-объркващ, ние и колегите от сътрудничеството на LHCb решихме, че е време да се опитаме да възстановим някакво подобие на ред – поне за новооткритите частици. Новата ни схема за именуване следва някои водещи принципи. Първо, основната идея трябва да е достатъчно проста, за да я следват неспециалисти, постигната с основен символ T за тетракварки и P за пентакварки.

Схемата трябва също така да позволява разграничаване на всички възможни комбинации; това се прави чрез добавяне на горни и долни индекси към основата, за да се обозначи от кои кварки е направена всяка частица и друга квантова информация. Но те трябва да са в съответствие със съществуващата схема за конвенционалните мезони и бариони – постигната чрез повторно използване на съществуващи символи.

Сегашните имена на екзотичните адрони обаче ще трябва да бъдат променени. Например, Zcs и Пcs щатите, споменати по-горе, ще станат известни като Tψs и Пψsсъответно (частицата J/ψ съдържа скрит чар), решавайки проблема с разграничаването на скрития от открит чар чрез повторно използване на ψ за първото и c за последното.

Последният ръководен принцип зад схемата е, че тя трябва да бъде приета от по-широката общност на физиката на частиците. Въпреки че сътрудничеството на LHCb е открило повечето от новите частици, което традиционно ни дава някои права за именуване, има други текущи и планирани експерименти в тази област и техният принос е от съществено значение за напредъка на полето. Разбира се, има и много теоретици по света, които работят усилено, за да интерпретират измерванията, които се правят.

Както общите принципи, така и детайлите на новата схема за именуване бяха обсъдени с тези различни групи, с положителни и конструктивни отзиви, включени в окончателната ни версия.

Схемата за именуване е важна част от езика, използван за комуникация между хора, работещи във физиката на елементарните частици. Надяваме се, че тази нова схема ще помогне в продължаващото търсене да разберем как т.нар силна сила ограничава кварки вътре в адроните, например – характеристика, която противоречи на дълбокото математическо разбиране.

Новите експериментални резултати, включително откритията на нови адрони, подхранват подобрения в теоретичното разбиране. Допълнителни открития може един ден да доведат до пробив. В крайна сметка обаче успехът на новата схема ще се съди по това колко често разговорите включват фразата: „Напомни ми, коя е тази отново?“


LHCb открива три нови екзотични частици: пентакварк и първата двойка тетракварки


Предоставена от
Разговорът


Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия.Разговорът

Цитат: Дори учените не могат да се справят с всички новооткрити частици. Нашата нова схема за именуване може да помогне (2022 г., 4 август) извлечено на 4 август 2022 г. от https://phys.org/news/2022-08-scientists-newly-particles-scheme.html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяко честно отношение за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието се предоставя само за информационни цели.