CERN: Ευρωπαϊκος Οργανισμος Στοιχειωδών Σωματιδίων

[Δροσος Γεωργιος]

Φως στη διάσπαση ενός παράξενου σωματιδίου.

Η διάσπαση ενός εξωτικού μεσονίου με ταυτόχρονη εκπομπή φωτονίων, ρίχνει φως στη δομή του σωματιδίου που προβληματίζει τους φυσικούς τις τελευταίες δεκαετίες.Το 2003, οι φυσικοί ανίχνευσαν ένα σωματίδιο γνωστό ως μεσόνιο , το οποίο περιέχει ένα γοητευτικό κουάρκ και ένα παράξενο αντικουάρκ. Αυτή η ανακάλυψη τράβηξε την προσοχή εξαιτίας της μεγάλης απόκλισης μεταξύ της μετρούμενης μάζας του (2,317 GeV/c²) και της θεωρητικά προβλεπόμενης τιμής (πάνω από 2,4 GeV/c²). Τώρα, η συνεργασία Belle και Belle II παρατήρησε μια διάσπαση του σωματιδίου μέσω εκπομπής φωτονίων, η οποία δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ στο παρελθόν. Η ανάλυση της ομάδας θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να λύσουν τον γρίφο της μάζας και να ερευνήσουν τις θεμελιώδεις δυνάμεις που συγκρατούν την ύλη.Για να εξηγήσουν την απόκλιση της μάζας, οι επιστήμονες έχουν προτείνει αρκετά μοντέλα για την εσωτερική δομή του σωματιδίου. Κάθε μοντέλο προβλέπει ένα συγκεκριμένο εύρος πιθανών τιμών για τον λόγο της πιθανότητας διάσπασης με εκπομπή φωτονίου προς την αντίστοιχη πιθανότητα εκπομπής πιονίου.Αν η τιμή του λόγου αποδειχθεί μεγαλύτερη από 8,1%, τότε θα ενισχυθούν τα μοντέλα που θέλουν το μεσόνιο να είναι μια συμπαγής κατάσταση κουάρκ-αντικουάρκ. Από την άλλη πλευρά, μια τιμή μεταξύ 0,5% και 4,25% θα ερχόταν σε μεγαλύτερη συμφωνία με τα μοντέλα που περιγράφουν το σωματίδιο ως μια εκτεταμένη κατάσταση, η οποία συμπεριφέρεται σαν ένα «μόριο» δύο μεσονίων.Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τους επιταχυντές (συγκρουστές) ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων KEKB και SuperKEKB της Ιαπωνίας, η συνεργασία Belle και Belle II ανίχνευσε την διάσπαση του σωματιδίου με εκπομπή ακτινοβολίας γάμμα του με στατιστική σημαντικότητα άνω των 10 τυπικών αποκλίσεων. Η ομάδα μέτρησε τον λόγο διάσπασης φωτονίου προς πιόνιο στο 7% περίπου, ο οποίος είναι μικρότερος από αυτόν που προβλέπεται από τα περισσότερα μοντέλα κουάρκ-αντικουάρκ, αλλά μεγαλύτερος από αυτόν που προβλέπουν τα περισσότερα μοριακά μοντέλα. Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι για να εξακριβωθεί οριστικά η δομή του μεσονίου, θα χρειαστεί να μετρηθεί ο συνολικός ρυθμός διάσπασης του σωματιδίου.

Belle and Belle II Collaboration

πηγή: Ryan Wilkinson – https://physics.aps.org/articles/v19/s77