Пентакварк, опять пентакварк? (стр. 2 из 3)

Странность состояния

измерялась в распаде . Если предположить, что распад идет за счет сильного взаимодействия (характеристики распада указывает именно на эту возможность), то странность также сохраняется. Поскольку странность -мезона равна +1, то и странность тоже должна быть равна +1, то есть частица должна содержать хотя бы один странный антикварк. Таким образом, -- это частица с барионным зарядом +1, но содержащая хотя бы один антикварк. Минимальным подобным состоянием может быть состояние, содержащее четыре кварка и странный антикварк, что соответствует теоретическим предсказаниям группы Д.Дьяконова [4].

Масса и полная ширина состояния

также хорошо согласуются с предсказаниями группы Дьяконова, так что наиболее естественным предположением является гипотеза, что состояние есть пентакварк с положительной странностью из антидекуплета легчайших пентакварков. Его ожидаемый кварковый состав . Однако, необходимо подчеркнуть еще раз, что до абсолютно бесспорных суждений относительно природы очень далеко. Плохо стыкующиеся друг с другом данные из Таблицы 1 - лучшее этому подтверждение.

Необходимо обратить внимание сетевых читателей на одну тонкость: невозможно ПРЯМО измерить странность пентакварка по распаду

, поскольку основной модой, по которой экспериментально обнаруживается -мезон, является распад , идущий за счет слабого взаимодействия и, следовательно, нарушающий странность.

Н.Никитин

Новые пятикварковые состояния найдены в CERNе

Прошло всего несколько месяцев после вспышки энтузиазма, вызванной почти одновременным наблюдением сразу в нескольких экспериментах новой частицы, состоящей из пяти кварков, -- а уже приходят сообщения о наблюдении других пятикварковых состояний, родственных первому.

Рис.1: Гипотетический барионный антидекуплет пентакварков. Эти состояния образуют треугольник. Возможно, что в настоящее время открыты три состояния, лежащие на сторонах этого треугольника (обведены кружками).

Предложенная в 1960-х годах кварковая модель оказалась весьма удачной для описания известных барионов как связанных состояний трех кварков. Однако, Квантовая хромодинамика не запрещает существование барионов, содержащих и более трех "кирпичиков". Поиски таких многокварковых состояний велись много лет, но до недавнего времени экспериментально не было обнаружено ни одного приемлемого кандидата. Новый импульс поискам придали теоретические работы Дмитрия Дьяконова, Виктора Петрова и Максима Полякова. Российские теоретики предсказали, что массы легчайших пентакварков (то есть состояний вида

), входящих в барионный антидекуплет (см. рис.1), сравнительно невелики и что ширина распада самого легкого из пентакварков должна быть чрезвычайно узкой [4]. Недавнее наблюдение такого состояния, получившего обозначение , открыло новую главу в барионной спектроскопии. Ожидается, что исследование прольет новый свет на поведение сильных взаимодействий в непертурбативной области (Н.Н.: то есть в области, в которой неприменима теория возмущений). является экзотическим барионом, поскольку он не может состоять из трех кварков. Это верно и для двух других членов барионного антидекуплета, обведенных на рис.1 красными кружками, которые имеют странность S = -2, заряды Q = -2 и 0 соответственно и входят в изотопический квартет -частиц (Н.Н.: напомню, что эта загадочная греческая буква читается КСИ).

Рис.: а) Суммарное распределение инвариантных масс

-, -, - и -систем; b) распределение по инвариантной массе за вычетом комбинационного фона, -пик аппроксимируется при помощи распределения Гаусса.

В эксперименте NA49, который проводится в CERN-е на ускорителе SPS (Super Proton Synchrotron), велись поиски состояния

и в протон-протонных столкновениях при энергии 158 ГэВ [15]. Треки частиц, родившихся в протонных столкновениях, регистрировались в четырех больших камерах, наполненных газом. Высокое разрешение достигалось при помощи точной реконструкции траекторий и импульсов частиц, в то время как идентификация частиц проводилась по их ионизационным потерям в газе. Реконструкция вершин вторичных распадов дала возможность наблюдать сложные цепочки распадов пентакварковых состояний. После подавления фона при помощи подходящих экспериментальных ограничений в распределении по инвариантной массе -системы был обнаружен узкий пик на уровне 5,6 стандартного отклонения. Этот пик соответствовал инвариантной массе 1,862 0,002 ГэВ/c² (см. рис.2). Реальная ширина пика должна быть меньше, чем наблюдаемая полная ширина на полувысоте пика, которая равна 0,017 ГэВ/c² и сопоставима с разрешением экспериментальной установки.

Пики с фактически одинаковой массой были зарегистрированы в распределениях по инвариантной массе для

- и -систем, а также для систем, состоящих из их античастиц. Сигнал от найден не был. Это связано с тем, что для канала , в котором потенциально можно наблюдать , ситуация с фоном значительно хуже. Экзотические барионы (с зарядом Q = -2 и странностью S = -2) и (Q = 0, S = -2) являются хорошими кандидатами в изоспиновый квартет пентакварков на роль состояний с кварковым составом и соответственно (см. рис.1). Открытие этих состояний является важным шагом на пути подтверждения существования пентакваркового барионного антидекуплета.

Представленная выше статья из журнала "CERN Courier" является достаточно краткой. Поэтому при ее прочтении может возникнуть неясность, развеять которую и призвано послесловие.

Во-первых, все барионы, в состав которых входит два странных кварка, принято обозначать буквой

. Поэтому два предполагаемых пятикварковых состояния с кварковым составом и соответственно, а также один из продуктов их распада, имеющий кварковый состав , в статье обозначены одинаково (что является неудачным с точки зрения первого знакомства с предметом).

На самом деле, в эксперименте NA49 искали распады вида

и , которые в подавляющем числе случаев идут за счет сильного взаимодействия. Если принять, что пентакварки имеют массу около 1860 МэВ, то на языке элементарных частиц эти распады можно записать в виде: и , где -- это хорошо известный барион из изотопического дублета , имеющий кварковый состав . Пентакварки пытались обнаружить в распределении по инвариантным массам и -систем (либо по инвариантным массам систем их античестиц).