CERN Accelerating science

această actualizare media face parte dintr-o serie legată de Conferința de Fizică Large Hadron Collider din 2020, care are loc în perioada 25-30 mai 2020. Planificată inițial să aibă loc la Paris, conferința se desfășoară în întregime online din cauza COVID-19 pandemie.

colaborările ALICE, CMS și LHCb de la CERN prezintă noi măsurători care arată cum particulele fermecate – particule care conțin quark – uri de farmec-pot servi drept “mesageri” a două forme de materie formate din Quark și gluoni: hadronii, care alcătuiesc cea mai mare parte a materiei vizibile din universul actual; și plasma quark–gluon, despre care se crede că a existat în universul timpuriu și poate fi recreată în coliziuni cu ioni grei la Large Hadron Collider (LHC). Studiind particulele fermecate, fizicienii pot afla mai multe despre hadroni, în care cuarcii sunt legați de gluoni, precum și plasma quark–gluon, în care cuarcii și gluonii nu sunt limitați în hadroni.

rezultatele principale sunt:

echipa LHCb a obținut cele mai precise măsurători ale celor două proprietăți ale unei particule cunoscute sub numele de xc1(3872), un hadron care conține quark-uri de farmec. Particula a fost descoperită în 2003 și a rămas neclar dacă este vorba despre un hadron cu doi quark, un hadron mai exotic, cum ar fi un tetraquark-un sistem de patru quark – uri strâns legate între ele – sau o pereche de particule cu doi quark slab legate într-o structură asemănătoare moleculei. Stabilirea naturii acestui hadron ar putea extinde înțelegerea Fizicienilor despre modul în care quarcii se leagă de hadroni. “Rezultatele noastre sunt în concordanță cu faptul că xc1 (3872) este o pereche de particule cu doi quark legate între ele, dar nu exclude pe deplin ipoteza tetraquark sau alte posibilități”, spune purtătorul de cuvânt al LHCb, Giovanni Passaleva.

colaborarea CMS a observat pentru prima dată transformarea sau “descompunerea” unei alte particule, numită B0s, în aceeași particulă xc1(3872). Cercetătorii au comparat această decădere cu decăderea observată anterior a mezonului B+, care a dus la prima detectare a xc1(3872) în 2003. Ambele tipuri de dezintegrare leagă comportamentul acestui hadron de quarcii up și ciudați. “Diferențele măsurate în ratele de descompunere sunt interesante și ar putea oferi o perspectivă suplimentară asupra naturii xc1(3872), care nu a fost încă stabilită pe deplin”, spune purtătorul de cuvânt al CMS, Roberto Carlin.

colaborarea ALICE a măsurat așa-numitul flux eliptic de hadroni care conțin quark-uri de farmec, în coliziuni cu ioni grei. Hadronii sunt creați în timpul coliziunilor care creează și o plasmă quark–gluon. Hadronii care conțin cuarci grei, cum ar fi quarkul charm, sunt excelenți “mesageri” ai plasmei quark–gluon, ceea ce înseamnă că poartă informații importante despre aceasta. “Modelul observat de ALICE indică faptul că quarcii cu farmec greu sunt târâți de expansiunea plasmei quark–gluon”, spune purtătorul de cuvânt al ALICE, Luciano Musa.

privind în perspectivă, colaborările LHC își propun să facă măsurători mai precise ale acestor mesageri ai lumii quark folosind date din următoarea cursă LHC, care vor beneficia de Configurări experimentale în mare parte actualizate.

citiți mai multe mai jos pentru o descriere cuprinzătoare a acestor rezultate.

Charm Quark rezultate legate de hadroni

colaborările LHCb și CMS descriu rezultatele studiilor lor asupra unui hadron cunoscut sub numele de xc1(3872). Particula a fost descoperită în 2003 de experimentul Belle din Japonia, dar a rămas neclar dacă este vorba despre un hadron cu doi quark, un hadron mai exotic, cum ar fi un tetraquark-un sistem de patru quark – uri strâns legate între ele – sau o pereche de particule cu doi quark slab legate într-o structură asemănătoare moleculei.

identificarea naturii xc1(3872) ar putea extinde înțelegerea Fizicienilor despre modul în care quarcii se leagă de hadroni. Noile studii realizate de colaborările CMS și LHCb aruncă o nouă lumină asupra – dar nu dezvăluie încă pe deplin – natura acestei particule.

folosind tehnici sofisticate de analiză și două seturi de date diferite, echipa LHCb a obținut cele mai precise măsurători de până acum ale masei particulei și a determinat pentru prima dată și cu o semnificație de mai mult de cinci deviații standard “lățimea” particulei, un parametru care determină durata de viață a particulei.

până acum cercetătorii au reușit să obțină limite superioare ale valorilor permise ale acestui parametru. Cercetătorii LHCb au detectat particule xc1 (3872) în seturile lor de date folosind tehnica clasică “bump”-vânătoare de căutare a unui exces (bump) de evenimente de coliziune pe un fundal neted. Fiecare set de date a condus la o măsurare a masei și lățimii, iar rezultatele din ambele seturi de date sunt de acord între ele.

“rezultatele noastre nu sunt doar cele mai precise, ci arată, de asemenea, că masa xc1(3872) este remarcabil de apropiată de suma maselor mezonilor fermecați D0 și D*0”, spune purtătorul de cuvânt al LHCb, Giovanni Passaleva. “Acest lucru este în concordanță cu xc1(3872) fiind o pereche de particule cu doi quark legate între ele, dar nu exclude pe deplin ipoteza tetraquark sau alte posibilități.”

între timp, analizând un set de date mare înregistrat pe parcursul a trei ani, colaborarea CMS a observat pentru prima dată transformarea, sau “dezintegrarea”, a particulei B0s în xc1(3872) și un Mezon INQ. Această particulă cu doi quark, B0s, este o rudă a mezonului B+, în decăderea căruia experimentul Belle a detectat pentru prima dată xc1(3872). La fel ca echipa LHCb, echipa CMS a detectat xc1(3872) folosind tehnica bump.

” rezultatul nostru este deosebit de interesant, deoarece am constatat că rata la care B0s se descompune la hadronul xc1(3872) și mezonul de la xc1(3872) și un Mezon anti-K0, în timp ce este de aproximativ două ori mai mică decât cea pentru dezintegrarea B+ observată anterior în xc1(3872) și mezonul K+”, spune purtătorul de cuvânt al CMS, Roberto Carlin. “În aceste dezintegrări, diferiți quarci, alții decât quarcul de Jos, joacă un rol”, explică Carlin. “Faptul că ratele de descompunere nu urmează un model evident poate arunca lumină asupra naturii xc1(3872).”

Charm Quark rezultate legate de plasma quark–gluon

la celălalt capăt al spectrului de legare a quark-ului, colaborarea ALICE a măsurat așa-numitul flux eliptic de hadroni care conțin un quark charm, fie legat de un quark ușor (formând un Mezon D), fie de un antiharm (făcând un Mezon J/Irak) în coliziuni cu ioni grei. Hadronii care conțin cuarci grei, farmec sau fund, sunt mesageri excelenți ai plasmei quark–gluon formate în aceste coliziuni. Acestea sunt produse în stadiile inițiale ale coliziunilor, înainte de apariția plasmei, și astfel interacționează cu constituenții plasmatici de-a lungul întregii sale evoluții, de la expansiunea rapidă până la răcirea și eventuala transformare în hadroni.

când nucleele grele nu se ciocnesc frontal, plasma este alungită și expansiunea sa duce la o modulare eliptică dominantă a distribuției sau fluxului impulsului hadronilor. Echipa ALICE a constatat că, la un impuls scăzut, fluxul eliptic al mezonilor D nu este la fel de mare ca cel al pionilor, care conțin doar cuarci ușori, în timp ce fluxul eliptic al mezonilor J/XV este mai mic decât ambii, dar distinct observat.

“acest model indică faptul că quarcii charm grei sunt târâți de expansiunea plasmei quark–gluon”, spune purtătorul de cuvânt al ALICE, Luciano Musa, ” dar probabil într-o măsură mai mică decât cuarcii ușori și că atât mezonii D, cât și J/inktali la impuls scăzut sunt parțial formați prin legarea sau recombinarea quarcilor curgători.”

o altă măsurare efectuată de echipa ALICE – a fluxului de electroni proveniți din dezintegrările hadronilor B, care conțin un quark de jos – indică faptul că quarcii de jos sunt, de asemenea, sensibili la forma alungită a plasmei quark–gluon. Particulele Upsilon, care sunt alcătuite dintr-un quark de fund și antiquark-ul său, spre deosebire de un farmec și anticharm precum J/XV, nu prezintă un flux semnificativ, probabil din cauza masei lor mult mai mari și a numărului mic de quark-uri de fund disponibile pentru recombinare.

citiți mai multe pe site-urile CMS și LHCb:

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

lucrări originale:

• 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