CERN Accelerating science

denne medieoppdateringen er en del av en serie relatert Til 2020 Large Hadron Collider Physics conference, som finner sted fra 25. Til 30. Mai 2020. Konferansen, som opprinnelig var planlagt å finne sted I Paris, holdes helt online på grunn AV COVID – 19-pandemien.

ALICE, CMS og LHCb-samarbeidet ved CERN presenterer nye målinger som viser hvordan sjarmerte partikler-partikler som inneholder sjarmkvarker – kan tjene som” budbringere ” av to former for materie som består av kvarker og gluoner: hadroner, som utgjør det meste av det synlige stoffet i dagens univers; og kvarkgluonplasmaet, som antas å ha eksistert i det tidlige universet og kan gjenskapes i tunge ionkollisjoner Ved Large Hadron Collider (LHC). Ved å studere sjarmerte partikler kan fysikere lære mer om hadroner, hvor kvarker er bundet av gluoner, samt kvarkgluonplasmaet, hvor kvarker og gluoner ikke er begrenset i hadroner.

hovedresultatene er:

LHCb-teamet oppnådde de mest nøyaktige målingene av to egenskaper til en partikkel kjent som xc1(3872), en hadron som inneholder sjarmkvarker. Partikkelen ble oppdaget i 2003, og det har vært uklart om det er en to-kvark hadron, en mer eksotisk hadron som en tetraquark – et system med fire kvarker tett bundet sammen – eller et par to-kvarkpartikler svakt bundet i en molekyllignende struktur. Låsing ned naturen til denne hadronen kan utvide fysikernes forståelse av hvordan kvarker binder seg til hadroner. “Våre resultater er i samsvar med at xc1(3872)er et par to-kvarkpartikler løst bundet sammen, men det utelukker ikke tetraquark-hypotesen eller andre muligheter,” sier Lhcbs talsperson Giovanni Passaleva.

CMS-samarbeidet observerte for første gang transformasjonen, eller “forfall”, av en annen partikkel, kalt B0s, til samme xc1(3872) partikkel. Forskerne sammenlignet dette forfallet med det tidligere observerte forfallet Av b + meson, som hadde ført til den første påvisningen av xc1(3872) i 2003. Begge typer forfall knytter oppførselen til denne hadronen til opp og merkelige kvarker. “Målte forskjeller i forfallshastighetene er spennende og kan gi ytterligere innsikt i naturen til xc1 (3872), som ennå ikke er fullt etablert,” sier Cms-talsperson Roberto Carlin.

ALICE-samarbeidet målte den såkalte elliptiske strømmen av hadroner som inneholdt sjarmkvarker, i tunge ionkollisjoner. Hadronene opprettes under kollisjoner som også lager et kvark-gluonplasma. Hadroner som inneholder tunge kvarker, som sjarmkvarken, er gode ” budbringere–av kvark-gluonplasmaet, noe som betyr at de bærer viktig informasjon om den. “MØNSTERET OBSERVERT AV ALICE indikerer at de tunge sjarmkvarkene blir trukket av kvark-gluonplasmaets ekspansjon,” sier ALICE-talsperson Luciano Musa.

LHC-samarbeidene tar sikte på å gjøre mer presise målinger av disse budbringerne i kvarkverdenen ved hjelp av data fra neste LHC-løp, som vil dra nytte av i stor grad oppgraderte eksperimentoppsett.

Les mer nedenfor for en omfattende beskrivelse av disse resultatene.

Charm quark resultater relatert til hadroner

LHCb og CMS samarbeid beskrive resultater fra sine studier av en hadron kjent som xc1 (3872). Partikkelen ble oppdaget i 2003 Av Belle-eksperimentet I Japan, men det har vært uklart om det er en to – kvark hadron, en mer eksotisk hadron som en tetraquark – et system med fire kvarker tett bundet sammen-eller et par to-kvarkpartikler svakt bundet i en molekyllignende struktur.

Låsing av naturen til xc1(3872) kan utvide fysikernes forståelse av hvordan kvarker binder seg til hadroner. De nye studiene FRA cms og LHCb-samarbeidene kaster nytt lys på – men avslører ennå ikke helt-naturen til denne partikkelen.

Ved hjelp av sofistikerte analyseteknikker og to forskjellige datasett, Oppnådde LHCb-teamet de mest nøyaktige målingene hittil av partikkelens masse og bestemte for første gang og med en betydning av mer enn fem standardavvik partikkelens “bredde”, en parameter som bestemmer partikkelens levetid.

hittil hadde forskere bare kunnet oppnå øvre grenser for de tillatte verdiene til denne parameteren. LHCb-forskerne oppdaget xc1 (3872) partikler i datasettene sine ved hjelp av den klassiske “bump”-jaktteknikken for å søke etter et overskudd (bumpen) av kollisjonshendelser over en jevn bakgrunn. Hvert datasett førte til en måling av masse og bredde, og resultatene fra begge datasettene er enige med hverandre.

“våre resultater er ikke bare de mest presise ennå, de viser også at massen av xc1(3872) er bemerkelsesverdig nær summen av massene Av d0 og d*0 charmed mesons,” sier Lhcbs talsperson Giovanni Passaleva. “Dette er i samsvar med at xc1(3872)er et par to-kvarkpartikler løst bundet sammen, men det utelukker ikke tetraquark-hypotesen eller andre muligheter.”

i Mellomtiden analyserte ET stort datasett registrert i løpet av tre år, CMS-samarbeidet observert for første gang transformasjonen, eller” forfall”, Av b0s-partikkelen i xc1(3872) og en ϕ meson. Denne to-kvarkpartikkelen, B0s, er en slektning Til b + meson, i forfallet som Belle-eksperimentet først oppdaget xc1(3872). Som LHCb-teamet oppdaget CMS-teamet xc1 (3872) ved hjelp av bump-teknikken.

” vårt resultat er spesielt interessant fordi vi fant ut at hastigheten Som B0s henfaller til hadron xc1 (3872) og ϕ meson er lik Den for B0 til xc1 (3872) og en anti-k0 meson, mens den er omtrent dobbelt så lav som for den tidligere observerte B+ henfall til xc1(3872) og K+ meson,” sier CMS-talsmann Roberto Carlin. “I disse henfallene spiller forskjellige kvarker, annet enn bunnkvarken, en rolle,” Forklarer Carlin. “Det faktum at forfallsratene ikke følger et åpenbart mønster, kan kaste lys over naturen til xc1(3872).”

Sjarmkvarkresultater relatert til kvark–gluonplasmaet

I den andre enden av kvarkbindingsspekteret målte ALICE-samarbeidet den såkalte elliptiske strømmen av hadroner som inneholdt en sjarmkvark, enten bundet til en lett kvark (danner En d-meson) eller til en anticharm (gjør En J/ψ meson) i tunge ionkollisjoner. Hadroner som inneholder tunge kvarker, sjarm eller bunn, er gode budbringere av kvark–gluonplasmaet dannet i disse kollisjonene. De produseres i begynnelsen av kollisjonene, før plasmaets fremkomst, og interagerer dermed med plasmabestanddelene gjennom hele evolusjonen, fra den raske ekspansjonen til dens avkjøling og dens eventuelle transformasjon i hadroner.

når tunge kjerner ikke kolliderer med hodet på, blir plasmaet langstrakt og dets ekspansjon fører til en dominerende elliptisk modulering av hadronenes momentumfordeling eller strømning. ALICE-teamet fant at ved lav momentum er elliptisk strøm av D-mesoner ikke så stor som pioner, som bare inneholder lette kvarker, mens elliptisk strøm av J/ψ mesoner er lavere enn begge, men tydelig observert.

” dette mønsteret indikerer at de tunge sjarmkvarkene er trukket av kvark-gluonplasmaets ekspansjon, “sier ALICE-talsperson Luciano Musa,” men sannsynligvis i mindre grad enn lette kvarker, og at Både D og j / ψ mesoner ved lavt momentum delvis er dannet av bindingen eller rekombinasjonen av flytende kvarker.”

EN annen måling UTFØRT AV ALICE-teamet – av strømmen av elektroner som stammer Fra henfall Av b-hadroner, som inneholder en bunnkvark-indikerer at bunnkvarker også er følsomme for den langstrakte formen av kvark-gluonplasmaet. Upsilonpartikler, som består av en bunnkvark og dens antikvark, i motsetning til en sjarm og anticharm som J/ψ, viser ikke signifikant flyt, sannsynligvis på grunn av deres mye større masse og det lille antallet bunnkvarker som er tilgjengelig for rekombinasjon.

Les mer på NETTSIDENE TIL CMS og LHCb:

• https://cms.cern/news/discreet-charm-x3872
• https://lhcb-public.web.cern.ch/ Velkommen.html # X(3872)2020

Originale papirer:

• ALICE: https://arxiv.org/abs/2005.11131
• ALICE: https://arxiv.org/abs/2005.11130
• ALICE: https://arxiv.org/abs/2005.14518
• CMS: https://arxiv.org/abs/2005.04764
• LHCb: https://arxiv.org/abs/2005.13422
• LHCb: https://arxiv.org/abs/2005.13419