Un pentaquark e la prima coppia di tetraquark in assoluto

La International Collaboration at the Large Hadron Collider (LHC) ha osservato tre particelle che non erano mai state viste prima: un nuovo tipo di pentaquark e la prima coppia di tetraquark in assoluto, che include un nuovo tipo di tetraquark. I risultati, presentati oggi al simposio del CERN, aggiungono tre nuovi membri alieni alla crescente lista di nuovi adroni trovati all’LHC. Aiuteranno i fisici a capire meglio come i quark sono legati insieme in queste particelle composite.

i quark sono particelle elementari È disponibile in sei gusti: su, giù, affascinante, esotico, su e giù. Di solito si combinano insieme in gruppi binari e tripli per formare adroni come protoni e neutroni che compongono i nuclei atomici. Tuttavia, raramente, può anche combinarsi in particelle di quattro quark e cinque quark, o “quark quaternari” e “pentaquark”. I teorici hanno previsto questi strani adroni contemporaneamente agli adroni convenzionali, circa sei decenni fa, ma solo di recente, negli ultimi 20 anni, sono stati osservati dall’LHCb e da altri esperimenti.

La maggior parte degli adroni esotici scoperti negli ultimi due decenni sono tetraquark o pentaquark contenenti un charm quark e un charm antiquark, con due o tre rimanenti particelle subatomiche Essere un quark up, down o dispari. Ma negli ultimi due anni, LHCb ha scoperto diversi tipi di adroni esotici. Due anni fa, la Collaborazione ha scoperto un quark quaternario composto da due quark charm e due quark charm, e due quark “charming open” costituiti da un antiquark charm, un quark up, un quark down e uno strano antiquark. E l’anno scorso, mi sono imbattuto nel primo esempio in assoluto di un quadrante “doppia magia aperta” con due quark charm e un antiquark su e giù. Magia aperta significa che la particella contiene un quark charm senza un antiquark equivalente.

Le scoperte annunciate oggi dalla collaborazione con LHCb includono nuovi tipi di adroni esotici. Il primo tipo, osservato nell’analisi del “decay” di mesoni B caricati negativamente, è un pentagono formato da un quark charm, un antiquark charm, un quark up and down e uno strano quark. È il primo pentagono che è stato trovato per contenere uno strano quark. Il risultato è di enorme significato statistico di 15 deviazioni standard, ben al di sopra delle cinque deviazioni standard richieste per rivendicare l’osservazione della particella in Fisica delle particelle.

Il secondo tipo è un quadrupolo a doppia carica elettrica. È un tetraquark incantato aperto composto da a Fascino Quark, strani antiquark e quark su e giù Antiquark, che è stato osservato con la sua controparte neutra in un’analisi congiunta del decadimento di mesoni B caricati positivamente e neutri. I nuovi tetraquark, osservati con una significatività statistica di 6,5 (particella a doppia carica) e 8 (particella neutra) deviazioni standard, rappresentano la prima volta che una coppia di tetraquark è stata osservata.

“Più analisi facciamo, più adroni esotici troviamo”, afferma il coordinatore della fisica di LHCb Nils Toning. “Stiamo vivendo un periodo di scoperte simile agli anni ’50, quando iniziò la scoperta dello “zoo di particelle” di adroni che alla fine portò a quark Il classico modello adroni degli anni ’60. Stiamo realizzando “Particle Zoo 2.0”.

“Trovare nuovi tipi di tetraquark e pentaquark e misurarne le proprietà aiuterà i teorici a sviluppare un modello unificato di adroni esotici, la cui natura esatta è in gran parte sconosciuta”, afferma il portavoce di LHCb Chris Parks. “Aiuterà anche a comprendere meglio gli adroni convenzionali”.

Mentre alcuni modelli teorici Gli adroni esotici sono descritti come singole unità di quark strettamente legate, mentre altri modelli li immaginano come coppie di adroni modulari legati in modo lasco in una struttura simile a una molecola. Solo il tempo e più studi sugli adroni esotici diranno se lo sono grani l’uno o l’altro o entrambi.