ذراتی که تماماً از نیرو ساخته شده اند

مدل استاندارد فیزیک ذرات، نظریه سنگ بنای است که به زیبایی درک ما از نیروها و ذرات اساسی تشکیل دهنده جهان را در بر می گیرد. به آن به عنوان نوعی جدول تناوبی برای فیزیک ذرات فکر کنید. این مدل تمام ذرات زیراتمی شناخته شده را دسته بندی می کند، از جمله شش نوع کوارک، شش نوع لپتون (مانند الکترون)، و ذرات حامل نیرو مانند فوتون ها برای الکترومغناطیس، گلوئون ها برای نیروی قوی، و بوزون های W و Z برای نیروی ضعیف. . .

پروتون ها و نوترون ها بخشی از آن نیستند مدل استاندارد زیرا آنها ذرات بزرگتری هستند که از کوارک ها ساخته شده اند. تمام ذرات بزرگتر و تمام مواد فقط از کوارک ها و لپتون ها ساخته شده اند.

در میان بسیاری از ذرات پیش بینی شده توسط مدل استاندارد، برخی از توپ های عجیب و غریب تاکنون تایید نشده اند. این شامل «گلوله‌های چسبنده» یا دسته‌هایی از ذراتی است که تماماً از گلوئون ساخته شده‌اند، ذراتی که نیروی قوی را منتقل می‌کنند. به عبارت دیگر، گلوله چسبی ذره ای است که تماماً از نیرو ساخته شده است. طرفداران جنگ ستارگان، شاد باشید!

اجازه ندهید نام مسخره شما را فریب دهد. توپ های چسبنده بسیار جالب هستند – و با وجود ماهیت گریزان آنها، بسیاری از فیزیکدانان ذرات متقاعد شده اند که آنها وجود دارند. اخیراً، دهه‌ها کار در یک برخورددهنده ذرات در پکن ممکن است در نهایت اولین شواهد از یک گلوله را نشان دهد، ذره جدیدی به نام X(2370) که از نوع خاصی از مزون معروف به J/ψ تجزیه می‌شود.

یک توپ ساخته شده از قدرت

تفاوت کلیدی بین گلبول ها و سایر ذرات در ترکیب آنها و فعل و انفعالات آنها نهفته است. در هادرون‌های معمولی، مانند پروتون‌ها و نوترون‌ها، گلوئون‌ها به‌عنوان «چسب» عمل می‌کنند که نیروی قوی بین کوارک‌ها را واسطه می‌کند. در مقابل، گلوله‌های گلوئون حالت‌های گلوئونی خالص هستند – اساساً خوشه‌هایی از گلوئون‌هایی که به یکدیگر متصل می‌شوند. این برهم کنش خود یک ویژگی منحصر به فرد است که از خاصیت گلوئون ها برای برهمکنش با یکدیگر، بر خلاف سایر حامل های نیرو مانند فوتون ها در الکترومغناطیس، ناشی می شود.

شناسایی و مطالعه گلبول‌ها چالش برانگیز است زیرا انتظار می‌رود که آنها با ذرات دیگر حاوی کوارک ترکیب شوند و به ذرات آشناتر تجزیه شوند و آنها را در مشاهدات تجربی گریزان کند.

از زمانی که برای اولین بار در سال 2008 به صورت آنلاین ارائه شد، طیف سنج پکن III – یک آزمایش آشکارساز ذرات واقع در برخورد دهنده الکترون-پوزیترون پکن – 10 میلیارد رویداد را ثبت کرده است که ذرات J/ψ را تشکیل می دهند. اینها برخی از ناپایدارترین ذرات هستند که برای کوتاه ترین لحظه قبل از تجزیه به ذرات دیگری از جمله ذره X(2370) که اخیراً شناسایی شده است، وجود دارند.

X(2370) خواص جالبی را ارائه می دهد که مطابق با آنهایی است که از گلوبول انتظار می رود. هیچ بار الکتریکی، برابری فرد و جرمی در محدوده پیش‌بینی‌شده برای سبک‌ترین حالت کروی از خود نشان نمی‌دهد. این یافته‌ها همچنین به خوبی با پیش‌بینی‌های کرومودینامیک کوانتومی شبکه (QCD)، یک روش محاسباتی که اخیراً به اندازه کافی برای پیش‌بینی چنین ذرات عجیب و غریب با دقت بالا به بلوغ رسیده است، مطابقت دارد.

به گفته محققان چینی، اهمیت آماری نتایج بالای 5 سیگما بود. این بدان معنی است که تنها 0.00006٪ احتمال دارد که خواندن یک ناهنجاری آماری تصادفی باشد.

تحقیقات بیشتری مورد نیاز است

با وجود این نتایج امیدوارکننده، دلایلی برای احتیاط باقی مانده است. نرخ تولید و ضرایب انشعاب X(2370) به طور کامل انتظارات اولیه برای گلوبول را برآورده نمی کند. اتان سیگل، فیزیکدان و روزنامه‌نگار علمی، اشاره کرد که ممکن است این ذره به جای یک حباب واقعی، حالت عجیب دیگری مانند یک تتراکوارک را نشان دهد. تفکر بزرگ مقاله.

با این حال، با تولید صدها هزار ذره X(2370) در نتیجه فروپاشی بیش از 10 میلیارد ذره J/ψ، ما اکنون به طور قابل توجهی بیشتر از هر زمان دیگری خواص این ذره عجیب و غریب را اندازه گیری کرده ایم. اکنون این قانع‌کننده‌ترین و جالب‌ترین نامزد برای گلوله چسبی است: نوعی ذره کامپوزیت که باید وجود داشته باشد اما قبلاً هرگز دیده نشده است. هنوز کار بیشتری برای تعیین ماهیت کامل ذره X(2370) باید انجام شود، اما این قوی‌ترین مدرک برای وجود یک کروی است که تاکنون به جهان نشان داده شده است. اگر هیچ گلوبول در تمام طبیعت وجود نداشته باشد، در مدل استاندارد چیزی جدید اشتباه است. با این حال، اگر گلوله‌های چسبنده وجود داشته باشند، X(2370) ممکن است اولین چیزی باشد که برای بشریت آشکار شده است.”

اکتشافات جدید در نامه معاینه فیزیکی.