Wikipedie

Tetrakvark

Tetrakvark je subatomární částice složená ze dvou kvarků a dvou antikvarků spojených dohromady. Kvarky mají baryonové číslo +1/3, antikvarky −1/3, takže výsledná částice má celkové baryonové číslo 0, tudíž je klasifikována jako exotický mezon.

Dosavadní experimentální výsledky objevů a nezávislého potvrzení tetrakvarků lze shrnout do následujícího přehledu (názvy částic či pozorovaných rezonančních stavů zpravidla obsahují v závorce číselnou hodnotu, vyjadřující klidovou hmotnost odpovídající částice v MeV/c2):

  • V roce 2003 byla v experimentu BELLE v Japonsku identifikována částice, pracovně pojmenovaná X(3872), o níž se předpokládalo, že by mohlo jít o tetrakvark.[1][2] Výsledek byl však neprůkazný.
  • Další možný kandidát byl identifikován v roce 2004 na urychlovači Tevatron ve Fermilabu, kde byl pozorován stav DsJ(2632).
  • V roce 2007 v japonském experimentu Belle byl pozorován stav Z(4430), jakožto kandidát na tetrakvark ccdu; další pozorovaný stav Y(4660) by také mohl být kandidátem na tetrakvark.
  • V roce 2009 byla ve Fermilabu pozorována částice Y(4140).
  • V roce 2010 oznámili v německé laboratoři DESY po reanalýze výsledků spojených s mezonem Y(5S) existenci tetrakvarkových rezonancí.
  • Roku 2013 přišel první potvrzený objev tetrakvarku nazvaného Zc(3900) nezávisle z experimentu BES III v Číně a z japonského BELLE. Experiment BES III přidal dalšího kandidáta na tetrakvark – Zc(4020).
  • V roce 2012 byly v japonském experimentu Belle pozorovány tetrakvarky se skrytou krásou (obsahující kvark b a antikvark b) Zb(10610) a Zb(10650).
  • V roce 2014 v experimentu LHCb byl v evropské laboratoři CERN potvrzen stav Z(4430) (poprvé objevený v roce 2007) s vysokou statistickou průkazností téměř 14 σ.
  • V roce 2016 Fermilab publikoval objev tetrakvarku X(5568) se složením bsud v experimentu DØ[3], objev se však nepodařilo nezávisle potvrdit na LHCb v CERNu.
  • V roce 2016 v experimentu LHCb byla v CERNu potvrzena částice X(4140) (objevená v roce 2009) a nově objeveny excitace X(4274), X(4500), X(4700) se stejným čtyřkvarkovým složením.[4] Výsledky byly podpořené experimentem, jehož výsledky byly publikované v r. 2021.[5][6]
  • V r. 2020 byl v rámci experimentu LHCb publikován objev tetrakvarku X(6900), složeného ze dvou půvabných kvarků a dvou půvabných antikvarků, tedy všech čtyř kvarků jediné vůně,[7] ale i tetrakvarku X(2900), který je prvním objeveným tetrakvarkem složeným z kvarků navzájem různých vůní (udsc).[8] Čínský experiment BESS III přidal objev kandidáta na první nabitý podivný tetrakvark se skrytým půvabem, Zcs(3985)– (tomu by odpovídalo složení ccsu).[9]
  • V roce 2021 byl publikován objev nových 4 tetrakvarků v CERNu. Dva patří do skupiny s kvarkovým složením ccss, a sice X(4685) a X(4630); dva mají poprvé pozorované složení ccus, a sice Zcs(4000)+ a Zcs(4220)+.[5][6]
  • V roce 2022 publikoval experiment LHCb v CERNu objev dvou nových typů tetrakvarků: nabitého Tacs0(2900)++ (s nábojem 2 e a složením udsc) a neutrálního Tacs0(2900)0 (se složením udsc). Jedná se o izospinový pár tetrakvarků s hmotností 2,908±0,011±0,02 GeV/c², jejich kvantová čísla spinu a parity jsou JP=0+.[10][11] Stejný experiment oznámil také pozorování dříve předpovězeného tetrakvarku Tcc+ s dvojitým půvabem, jehož kvarkové složení je ccud. Má hmotnost je přibližně 3 875 MeV/c², kvantová čísla spinu a parity jsou JP=1+.[12][13] Pro potvrzení této interpretace pozorování je potřeba ještě zlepšit určení jeho hmotnosti.[14]
  • V roce 2023 byl publikován objev nového tetrakvarku s kvarkovým složením ccds: TθψS1(4000)0,[15] a také indicie existence prvního experimentálně pozorovaného tetrakvarku s dvojnásobným elementárním nábojem Tacs0++ (kvarkové složení csud) a jeho izospinového neutrálního partnera Tacs00 (kvarkové složení csud).[16][17]
  • Teoretická studie z r. 2024 potvrdila, že částice X(3960), pozorovaná v experimentu LHCb (CERN) v r. 2022, je tetrakvarkem s předpokládaným složením ccss.[18]

U mnohých čtyřkvarkových stavů je problémem rozlišit skutečně silnou interakcí vázaný stav čtyř kvarků od tzv. mezonové molekuly čili deusonu, dvou mezonů vázaných zbytkovou silnou interakcí podobně jako jsou vázány proton a neutron v deuteronu.[19]

Pokračují i teoretické práce na objasnění možné stability čtyřkvarkových stavů. V roce 2017 byly dvěma skupinami teoretiků publikovány nezávislé studie ukazující na možnost čtyřkvarkových stavů bbud rozpadajících se slabou interakcí, tedy s předpokladem relativně dlouhé doby života (10−13 s, tedy o několik řádů delší než u silně se rozpadajících rezonancí).[20] V roce 2024 počítačové simulace poskytly silnou podporu pro existenci dalšího typu, tetrakvarku Tbc, který obsahuje dva těžké kvarky s vůněmi s a c, dva lehké kvarky (u, d).[21][22]

Reference

editovat
  1. ↑ MIHULKA, Stanislav. Nová příšera v zoo: Nejspíš ulovili tetrakvark!. OSEL.cz [online]. 19. červen 2013. Dostupné online. 
  2. ↑ MIHULKA, Stanislav. Objevíme celou novou rodinu tetrakvarků?. OSEL.cz [online]. 11. listopad 2013. Dostupné online. 
  3. ↑ JOHNSTON, Hamish. Fermilab bags a tetraquark. PhysicsWorld [online]. 29. únor 2016. Dostupné online. (anglicky) 
  4. ↑ CERN. LHCb unveils new particles. Phys.Org [online]. 5. červenec 2016. Dostupné online. arXiv 1606.07895. (anglicky) 
  5. ↑ a b LHCb collaboration. LHCb observes four new tetraquarks. CERN Courier [online]. IOP Publishing, 2021-03-03. Online před zahrnutím do čísla. Dostupné online. (anglicky) 
  6. ↑ a b LHCb collaboration. Observation of new resonances decaying to J/ψK+ and J/ψϕ [online]. v1. vyd. 2021-03-02. Dostupné online. (anglicky) 
  7. ↑ ROBINSON, Ben. Exotic never before seen particle discovered at CERN. Phys.Org [online]. 1. červenec 2020. Dostupné online. arXiv 2006.16957. (anglicky) 
  8. ↑ JOHNSTON, Hamish. First ‘open flavour’ tetraquark is spotted by LHCb at CERN. Physics World [online]. IOP Publishing, 2020-08-12 [cit. 2020-08-17]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. ↑ BESIII Collaboration. Observation of a near-threshold structure in the K+ recoil-mass spectra in e+e−→K+(D−sD∗0+D∗−sD0) [online]. v2. vyd. 2020-11-16, rev. 2021-03-12. Dostupné online. (anglicky) 
  10. ↑ LHCb experiment admin. Observation of a strange pentaquark, a doubly charged tetraquark and its neutral partner. LHCb News. 2022-07-05. Dostupné online [cit. 2022-07-11]. (anglicky) 
  11. ↑ HOUSER, Pavel. V CERNu našli tři další exotické částice. SCIENCEmag.cz. 2022-07-09. Dostupné online [cit. 2022-07-11]. 
  12. ↑ FADELLI, Ingrid. The LHCb experiment leads to the observation of an exotic tetraquark. Phys.Org [online]. 2022-07-07 [cit. 2022-07-12]. Dostupné online. (anglicky) 
  13. ↑ LHCb Collaboration. Observation of an exotic narrow doubly charmed tetraquark. Nature Physics [online]. Springer Nature Limited, 2022-06-16 [cit. 2022-07-12]. Roč. https://www.nature.com/articles/s41567-022-01614-y. Dostupné online. ISSN 1745-2481. DOI 10.1038/s41567-022-01614-y. (anglicky) 
  14. ↑ LHCb collaboration. Study of the doubly charmed tetraquark Tcc+. Nature Communications [online]. Springer Nature Limited, 2022-06-16 [cit. 2022-07-12]. Roč. 13: 3351. Dostupné online. ISSN 2041-1723. DOI 10.1038/s41467-022-30206-w. (anglicky) 
  15. ↑ LHCb experiment. LHCb sees evidence for a new tetraquark state. CERN Courier [online]. [cit. 2023-04-05]. Dostupné online. (anglicky) 
  16. ↑ STEPHENS, Marric. A Pair of New Tetraquarks. Physics [online]. American Physical Society, 2023-07-27 [cit. 2023-07-28]. Roč. 16: 42. Dostupné online. (anglicky) 
  17. ↑ AAIJ, R., et al. (LHCb Collaboration). First Observation of a Doubly Charged Tetraquark and Its Neutral Partner. Physical Review Letters [online]. American Physical Society, 2023-07-27 [cit. 2023-07-28]. Roč. 131, čís. 4. ISSN 1079-7114. DOI 10.1103/PhysRevLett.131.041902. (anglicky) 
  18. ↑ FELDMAN, Andrey. X(3960) is a tetraquark, theoretical analysis suggests. PhysicsWorld [online]. IOP Publishing, 2024-07-28 [cit. 2024-08-09]. Dostupné online. (anglicky) 
  19. ↑ CLOSE, Frank. Exotic hadrons bend the rules. CERN Courier [online]. IOP Publishing, 2017-03-10. Dostupné online. (anglicky) 
  20. ↑ CARTLIDGE, Edwin. Theorists identify stable tetraquark. PhysicsWorld [online]. 1. prosinec 2017. Dostupné online. (anglicky) 
  21. ↑ FELDMAN, Andrey. Simulations point to the existence of a charming and beautiful tetraquark. PhysicsWorld [online]. IOP Publishing, 2024-05-30 [cit. 2024-06-19]. Dostupné online. (anglicky) 
  22. ↑ PADMANATH, M.; RADHAKRISHNAN, Archana; MATHUR, Nilmani. Bound Isoscalar Axial-Vector bcud Tetraquark Tbc from Lattice QCD Using Two-Meson and Diquark-Antidiquark Variational Basis. Physical Review Letters [online]. American Physical Society, 2024-05-14. Roč. 132, čís. 20. ISSN 1079-7114. DOI 10.1103/PhysRevLett.132.201902. (anglicky) 

Externí odkazy

editovat
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Tetrakvark&oldid=24153587“