ペンタクォークとテトラクォークの最初のペア

大型ハドロン衝突型加速器（LHC）でのLHCbの国際協力では、これまでにない3つの粒子が観測されました。新しいタイプのペンタクォークと、新しいタイプのテトラクォークを含む初めてのテトラクォークのペアです。 本日CERNシンポジウムで発表された結果は、LHCで発見された新しいハドロンの増加するリストに3人の新しいエイリアンメンバーを追加します。 それらは、物理学者がこれらの複合粒子でクォークがどのように結合しているかをよりよく理解するのに役立ちます。

クォークは 素粒子 アップ、ダウン、チャーミング、エキゾチック、アップ、ダウンの6つのフレーバーがあります。 それらは通常、2進および3進グループで結合して、原子核を構成する陽子や中性子などのハドロンを形成します。 ただし、まれに、4つのクォークと5つのクォーク、または「4次クォーク」と「ペンタクォーク」の粒子に結合することもあります。 理論家は、これらの奇妙なハドロンを従来のハドロンと同時に、約60年前に予測しましたが、最近、過去20年間で、LHCbや他の実験によって観測されました。

過去20年間に発見されたエキゾチックなハドロンのほとんどは、チャームクォークとチャームクォークを含むテトラクォークまたはペンタクォークであり、残りの2つまたは3つです。 亜原子粒子 上、下、または奇妙なクォークであること。 しかし、過去2年間で、LHCbはさまざまな種類のエキゾチックハドロンを発見しました。 2年前、コラボレーションは、2つのチャームクォークと2つのチャームクォークで構成される4次クォークと、チャームクォーク、アップクォーク、ダウンクォーク、および奇妙なアンチクォークで構成される2つの「チャーミングオープン」クォークを発見しました。 そして昨年、私は2つのチャームクォークと上下の反クォークを備えた「ダブルオープンマジック」象限の最初の例に出くわしました。 オープンマジックとは、粒子に同等の反クォークのないチャームクォークが含まれていることを意味します。

LHCbコラボレーションによって本日発表された発見には、新しいタイプのエキゾチックハドロンが含まれています。 負に帯電したB中間子の「崩壊」の分析で観察された最初のタイプは、チャームクォーク、チャームクォーク、上下クォーク、ストレンジクォークで構成された五角形です。 ストレンジクォークが含まれていることが判明した最初の五角形です。 結果は、15の標準偏差という非常に大きな統計的有意性であり、粒子の観測を主張するために必要な5つの標準偏差をはるかに上回っています。 素粒子物理学。

2番目のタイプは、二重に帯電した四重極です。 それは、 魅力 クォーク、ストレンジクォーク、アップクォークとダウンクォーク 反クォーク、正に帯電したB中間子と中性のB中間子の崩壊の共同分析で、中性の対応物で観察されました。 6.5（二重荷電粒子）および8（中性粒子）標準偏差の統計的有意性で観測された新しいテトラクォークは、テトラクォークのペアが初めて観測されたことを表しています。

「分析を重ねるほど、エキゾチックなハドロンが見つかります」と、LHCb物理コーディネーターのニルス・トーニングは言います。 「私たちは、ハドロンの「粒子の動物園」の発見が始まり、最終的には クォーク 1960年代の古典的なハドロンモデル。 「粒子の動物園2.0」を作っています。

「新しいタイプのテトラクォークとペンタクォークを見つけてそれらの特性を測定することは、理論家がエキゾチックなハドロンの統一モデルを開発するのに役立ちます。その正確な性質はほとんど知られていません」とLHCbのスポークスマンChrisParksは言います。 「それはまた、従来のハドロンをよりよく理解するのに役立ちます。」

いくつかは 理論モデル エキゾチックハドロンは、クォークの緊密に結合された単一ユニットとして説明されますが、他のモデルは、分子のような構造で緩く結合されたモジュラーハドロンのペアとしてそれらを想定しています。 エキゾチックハドロンの時間とより多くの研究だけが、これらが 穀類 どちらか一方または両方。