完全に力で作られた粒子

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粒子衝突のイラスト。 クレジット:AI生成。

粒子物理学の標準モデルは、宇宙を構成する基本的な力と粒子の私たちの理解をエレガントに要約する基礎理論です。 これを粒子物理学の一種の周期律表と考えてください。 このモデルは、6種類のクォーク、6種類のレプトン(例えば、電子)、電磁力に対する光子、強力な力に対するグルオン、弱力に対するWおよびZボソンなどの力を伝達する粒子を含む、既知のすべて亜原子粒子を分類します。 。

プロトンと中性子はクォークで作られたより大きな粒子であるため、標準モデルの一部ではありません。 すべての大きな粒子とすべての物質はクォークとレプトンで構成されています。

標準モデルが予測した多くの粒子のうち、いくつかの奇妙な粒子はこれまで確認されていません。 これには、強力な力を伝達する粒子である「グルボール」、つまり全体がグルオンでできた粒子の束が含まれます。 言い換えれば、グルボールは完全に力で作られた粒子です。 スターウォーズファンの皆さん、喜んでください!

愚かな名前にだまされないでください。 グルボール とても興味深いです。 把握しにくい特性にもかかわらず、価値のある多くの粒子物理学者は、それが実際に存在すると確信しています。 最近では、北京の粒子衝突装置で数十年にわたる研究が、最終的にJ / ψとして知られている特定のタイプの中間子で崩壊したX(2370)という新しい粒子であるグルボールの最初の証拠を発見したかもしれません。

力で作られたボール

北京分光計検出器(画像提供:BESIII Collaboration)
北京分光計検出器クレジット:BESIIIコラボレーション。

グルボールと他の粒子の主な違いは、構成に関連する相互作用にあります。 プロトンや中性子などの一般的な沈殿物では、グルオンはクォーク間の強い力を媒介する「接着剤」として機能します。 対照的に、グルボールは純粋なグルオン状態、すなわち本質的に互いに結合されたグルオンクラスターである。 これらの磁気相互作用は、電磁学の光子などの他の力担体とは異なり、相互に相互作用することができるグルオンの特性から生じるユニークな特徴です。

グルボールは他のクォーク含有粒子と混合され、よりよく知られた粒子に崩壊し、実験観察では理解するのが難しいと予想されるので、これを検出し研究することは困難である。

2008年に初めてオンラインに接続して以来、北京電子-陽電子衝突装置に位置する粒子検出器実験である北京分光計III(北京スペクトロメーターIII)は、J/ψ粒子を形成する100億件のイベントを記録しました。 。 これは、新しく識別されたX(2370)粒子を含む他のものに崩壊する前に、最も短い瞬間に存在する最も不安定な粒子の一部です。

X(2370)は、グルーボールから期待されるものと一致する興味深い特性を提示します。 これは電荷がなく、奇数パリティを表し、最も軽いグルーボール状態の予測範囲内の質量を表す。 この発見はまた、これらのエキゾチックな粒子を高精度で予測できるように、最近成熟した計算方法であるLattice量子色力学(QCD)予測と非常によく一致しています。

中国の研究者によると、結果の統計的有意性は5シグマ以上である。 これは、読み値がランダムな統計的以上である可能性がわずか0.00006%であることを意味します。

この新しい粒子がどのように形成されたかについての図
J/ψ中間子は、光子と2つのグルオンに崩壊する可能性があります。 そして、これら2つのグルオンを組み合わせて一時的にX(2370)粒子を生成することができます。 出典:実際のレビュー書簡。

もっと研究が必要

このような有望な結果にもかかわらず、注意すべき理由が残っています。 X(2370)の生産速度と分岐比率は、初期のグルーボール期待値と完全に一致しません。 物理学者で科学ジャーナリストのEthan Siegelは、この粒子は真のグルーボールではなく、テトラクォークのような別のエキゾチックな状態を表すことができると述べました。 ビッグシンク 記事。

それにもかかわらず、100億個を超えるJ / ψ粒子の崩壊によって数十万個のX(2370)粒子が生成され、私たちは今、このエキゾチックな粒子のこれまで以上の特性を確実に測定しました。 これは今最も説得力があり、興味深いグルボール候補です。 存在するはずですが、以前は一度も見たことのない複合粒子種です。 X(2370)粒子の完全な性質を決定するためにはまだより多くの研究が必要ですが、これは今まで世界に出てきたグルボールの存在の最も強力な証拠です。 自然全体にグルボールが存在しない場合は、標準モデルに何か新しい問題があるのです。 しかし、グルボールが存在する場合、X(2370)は人類に初めて公開されたものかもしれません」とSiegelは書いた。

新しい研究結果が現れた。 実際のレビュー手紙

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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