הדרון אקזוטי

הדרון אקוזטי (באנגלית: Exotic Hadron) הוא חלקיק תת-אטומי המורכב מקווארקים וגלואונים.

ההדרון האקזוטי אינו תואם את מודל הקוורקים ולא ניתן לסווגו על פיו. על פי מודל הקוורקים, הדרונים הם חלקיקים תת-אטומיים המורכבים מזוגות של קווארק ואנטי קווארק (מזונים) או משלושה קווארקים (בריונים) המוחזקים ביחד על ידי גלואונים הנושאים את הכוח החזק אך הדרונים אקזוטיים מורכבים מיותר משלושה קווארקים.

קיומם של הדרונים אקזוטיים הוכח והוכרז עקב תוצאות חד משמעיות שהתקבלו על ידי ניסוי LHCb הנמצא במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים CERN בשווייץ, באפריל 2014.^[1]^[2]

דגם אחד של פנטאקווארק . q מציין קווארק, בעוד ש- q עם קו עליון מציין סימן של אנטיקווארק. הקווים הגליים הם גלואונים, אשר מתווכים את הכוח החזק בין הקווארקים. הצבעים תואמים את מטעני צבע שונים של קווארקים. הצבעים אדום, ירוק וכחול חייבים להיות נוכחים. הקווארק הנותר והאנטיקווארק חייבים לשתף את הצבע התואם ואנטי-צבע (anticolor), במקרה זה הוא נבחר להיות כחול ואנטי-כחול (antiblue) שמוצג כצהוב.

היסטוריה

בשנת 1964, שני הפיזיקאים מארי גל-מאן וג'ורג צ'ווייג הציעו את מודל הקווארקים. בנוסף לכך, שניהם הזכירו את האפשרות להוסיף זוג קווארק-אנטי קווארק לתכולת הקווארק המינימלית של מזון או באריון. מאז, פיזיקאים ניבאו את קיומם של סוגים אחרים של הדרונים המורכבים משילובים שונים של קווארקים ואנטי קווארקים. עם התפתחות הכרומודינמיקה הקוונטית, התברר כי אין סיבה לכך שרק צירופים של שלושה קווארקים ואנטי קווארקים יכולים להתקיים. היו השערות רבות והתקיימו ניסויים רבים אבל חלפו 50 שנים עד שפיזיקאים קבלו עדות ניסיונית חד משמעית על קיומם של ההדרונים האקזוטיים.^[2]^[3]

בשנת 2008, שותפות בל (Belle Collaboration) שמרכזה ביפן דיווחה על העדויות הראשונות לקיומו של החלקיק (Z(4430. הם גילו שיא בפיזור המסה של חלקיקים כתוצאה מדעיכתם של מזוני B. מאוחר יותר, מדעני בל אישרו את קיומו של (Z(4430 במובהקות של 5.2 סיגמה בקנה המידה שבה פיזיקאי החלקיקים משתמשים כדי לתאר את הוודאות של התוצאות.^[4]

הוכחת קיום הדרון אקזוטי

בחודש אפריל 2014 התפרסמו תוצאות מניסוי LHCb מדידות שהוכיחו כי החלקיק +(Z(4430 שנצפה לראשונה על ידי שותפות בל (Belle Collaboration), מורכב מארבעה קווארקים $c{\bar {c}}d{\bar {u}}$ . לאחר שהם ניתחו למעלה מ-25 אלף דעיכות של מזוני B שנבחרו מתוך נתוני 180 טריליון התנגשויות פרוטונים במאיץ החלקיקים הגדול LHC והמובהקות לאותות היא לפחות 13.9 סיגמה, ללא ספק החלקיק הוא הדרון אקזוטי.^[4]

לאחר מכן, בחודש יולי 2015, נקודת המפנה העיקרית של ספקטרוסקופיית באריון אקזוטי הושגה במאיץ החלקיקים הגדול LHC. ניסוי LHCb הצהיר על גילוי שני חלקיקים, הנקראים +(4380)Pc ו- +(4450)Pc, אשר מורכבים מתכולת קווארק מינמלית $c{\bar {c}}uud$ מה שהופך אותם לפנטאקווארק.^[2]

מועמדים להיות הדרון אקזוטי

רשימת החלקיקים המועמדים להדרון אקזוטי:

(X(3872 התגלה על ידי גלאי בל ב KEK (ארגון לחקר המאיצים באנרגיה גבוהה) ביפן, חלקיק זה היה משוער שונים להיות diquark או מולקולה מזונית .
(Y(4140 - התגלה על ידי פרמילאב (מעבדת המאיץ הלאומית על שם פרמי) CDF Fermilab במרץ 2009.
(X(4274- נצפה על ידי LHCb במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים CERN .
(X(4500 - נצפה על ידי LHCb במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים CERN .
(X(4700 - נצפה על ידי LHCb במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים CERN .^[5]

ראו גם

הערות שוליים

^ CERN (2014-04-10), LHCb confirms existence of exotic hadrons, נבדק ב-2019-06-02
^ ¹ ² ³ LHCb - Large Hadron Collider beauty experiment, lhcb-public.web.cern.ch
^ Fifty years of quarks, CERN (באנגלית)
^ ¹ ² LHCb confirms existence of exotic hadrons, CERN (באנגלית)
^ Understanding the internal structures of the X(4140), X(4274), X(4500) and X(4700), Cornell University

[1] CERN (2014-04-10), LHCb confirms existence of exotic hadrons, נבדק ב-2019-06-02

[IHCB-2] ¹ ² ³ LHCb - Large Hadron Collider beauty experiment, lhcb-public.web.cern.ch

[3] Fifty years of quarks, CERN (באנגלית)

[CERN-4] ¹ ² LHCb confirms existence of exotic hadrons, CERN (באנגלית)

[5] Understanding the internal structures of the X(4140), X(4274), X(4500) and X(4700), Cornell University

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]