Deeltjes bestaan ​​volledig uit kracht

Het Standaardmodel van de deeltjesfysica is de fundamentele theorie die op elegante wijze ons begrip van de fundamentele krachten en deeltjes waaruit het universum bestaat, samenvat. Zie het als een soort periodiek systeem van de deeltjesfysica. Dit model classificeert alle bekende subatomaire deeltjes, waaronder zes soorten quarks, zes soorten leptonen (zoals het elektron) en krachtdragende deeltjes zoals fotonen voor elektromagnetisme, gluonen voor de sterke kracht en W- en Z-bosonen voor de zwakke. kracht. .

Protonen en neutronen maken geen deel uit van het standaardmodel omdat het grotere deeltjes zijn die uit quarks bestaan. Alle grotere deeltjes en alle materie bestaan ​​uitsluitend uit quarks en leptonen.

Onder de vele deeltjes die door het Standaardmodel worden voorspeld, bevinden zich enkele exotische deeltjes die nog niet zijn bevestigd. Dit omvat ‘lijmballen’, of bundels deeltjes die volledig uit gluonen bestaan, de deeltjes die de sterke kracht overbrengen. Met andere woorden: een lijmbol is een deeltje dat geheel uit kracht bestaat. Star Wars-fans, verheug je!

Laat je niet misleiden door de gekke naam. Globalz Zeer interessant – en ondanks het ongrijpbare karakter ervan zijn veel deeltjesfysici ervan overtuigd dat het echt bestaat. Recentelijk heeft tientallen jaren werk aan de Beijing Particle Collider eindelijk het eerste bewijs gevonden van het bestaan ​​van een lijmbal, een nieuw deeltje genaamd X(2370) dat vervalt uit een bepaald type meson, bekend als J/ψ.

Een bal gemaakt van kracht

Het belangrijkste verschil tussen lijmballen en andere moleculen ligt in hun structuur en de betrokken interacties. In typische hadronen, zoals protonen en neutronen, fungeren gluonen als de “lijm” die de sterke kracht tussen quarks bemiddelt. Lijmbollen daarentegen zijn pure gluontoestanden, die in wezen verzamelingen aan elkaar gebonden gluonen zijn. Deze zelfinteractie is een uniek kenmerk dat voortkomt uit het vermogen van gluonen om met elkaar te interageren, in tegenstelling tot andere krachtdragers zoals fotonen in het elektromagnetisme.

Het detecteren en bestuderen van lijmbolletjes is moeilijk omdat verwacht wordt dat ze zich zullen vermengen met andere quarkhoudende deeltjes en zullen vervallen tot meer bekende deeltjes, waardoor ze ongrijpbaar worden in experimentele waarnemingen.

Sinds de Beijing Spectrometer III, een deeltjesdetectie-experiment in de Electron-Positron Collider in Beijing, in 2008 voor het eerst online werd gezet, zijn er 10 miljard J/ψ deeltjesvormgebeurtenissen geregistreerd. Dit zijn enkele van de meest onstabiele deeltjes die er bestaan, die slechts een kort moment bestaan ​​voordat ze vervallen in iets anders, waaronder het onlangs geïdentificeerde X(2370)-deeltje.

X(2370) vertoont interessante eigenschappen die consistent zijn met de eigenschappen die van een lijmbol worden verwacht. Het vertoont geen elektrische lading, geen vreemde valentie en een massa binnen het verwachte bereik voor de lichtste bolletjestoestand. De resultaten komen ook opmerkelijk overeen met voorspellingen uit de kwantumkwantumdynamica (QCD), een computationele methode die pas onlangs voldoende volwassen is geworden om dergelijke exotische deeltjes met hoge nauwkeurigheid te voorspellen.

Volgens onderzoekers in China is de statistische significantie van de resultaten meer dan 5 sigma. Dit betekent dat er slechts een kans van 0,00006% is dat de meting een willekeurige statistische anomalie is.

Er is meer studie nodig

Ondanks deze veelbelovende resultaten zijn er nog steeds redenen voor voorzichtigheid. De productiesnelheid en vertakkingsverhoudingen van X(2370) komen niet precies overeen met de initiële verwachtingen. Het is mogelijk dat dit deeltje een andere exotische toestand vertegenwoordigt, zoals een tetrark, in plaats van een echte lijmbal, zoals natuurkundige en wetenschapsjournalist Ethan Siegel in een artikel opmerkte. Grote gedachte voorwaarde.

“Echter, met honderdduizenden A-type composietdeeltjes die moeten bestaan, maar nog nooit eerder zijn gezien, moet er nog meer werk worden gedaan om de volledige aard van de lancering te bepalen: als er geen lijmballen in zitten natuur, dan is er iets nieuws mis met het standaardmodel. “Als er lijmballen bestaan, kan X(2370) het eerste object zijn dat voor de mensheid is ontdekt”, schreef Siegel.

De nieuwe resultaten verschenen in Fysieke beoordelingsbrieven.