Reprezentarea „singularității triunghiulare”: particula a1 produsă în cadrul coliziunilor de particule se descompune în două particule K* and K0.
Acestea interacționează pentru a produce două particule pi și f0.
Credit: Bernhard Ketzer/Uni Bonn

O nouă particulă sau un proces încă necunoscut? Acesta era misterul din cadrul unui experiment de la CERN (COMPASS) care a măsurat în 2015 un proces misterios, întrucât dădea naștere la ceea ce părea a fi o nouă particulă, dar care avea proprietăți bizare.

Recent, noi analize arată că aceste rezultatele pot fi explicate de către așa-numită singularitate triunghiulară, un proces în care quarcurile interacționează în mod diferit față de procesele cunoscute până în prezent (este vorba despre o interacțiune a trei corpuri).


Quarcurile și forța nucleară tare

În lumea particulelor elementare quarcurile joacă un rol extrem de important: sunt la baza formării protonilor și a neutronilor, dar și a altor particule care conțin quarcuri. Quarcurile se pot grupa de exemplu în număr de trei (cum e cazul protonilor și al neutronilor) sau un quark și un anti-quark în cadrul mezonilor.

 

 

Nu există quarcuri liberi și acest lucru a fost explicat prin proprietățile forței nucleare tari, cea care explică cum se cuplează aceste particule unele cu altele pentru a  forma particulele compuse.

Teoria care descrie interacțiunea nucleară tare se numește cromodinamica cuantică, iar purtătorul forței nucleare tari, particula-mesager, este gluonul; o particulă fără masă, asemănătoare din acest punct de vedere cu fotonul, care este particula-mesager a forței electromagnetice.

Forța nucleară tare are proprietăți oarecum bizare: de exemplu, atunci când quarcurile se îndepărtează unele de altele, interacțiunea devine din ce în ce mai puternică; exact invers față de interacțiunea electromagnetică, care pe măsură ce distanța crește devine din ce în ce mai slabă. Acest lucru are de-a face cu faptul că spre deosebire de fotoni, care nu au sarcina electrică (responsabilă de forța electromagnetică), gluonii au o sarcină ce stă la baza interacțiunii tari (care se numește sarcină de culoare).

Citește și: Câte quarcuri sunt, în fapt, într-un proton?

 
Particule exotice

În acest context multe experimente de la acceleratoare de particule caută particule exotice: adică formate din mai multe quarcuri – cum ar fi două quarcuri și două anti-quarcuri sau șase quarcuri… deci configurații care să respecte regulile teoriei, însă care să conțină mai mult decât numărul minim de quarcuri.

O astfel de particulă părea că a fost observată în 2015 în cadrul proiectului de cercetare COMPASS de la CERN în cadrul interacțiunilor unor particule numite „pioni” (particule compuse dintr-un quarc și un antiquarc) cu hidrogenul. Particula a1(1420) părea să fie o nouă particulă cu o structură ce urma să fie înțeleasă.


Singularitate triunghiulară

Un studiu recent însă, publicat în revista Physical Review Letters, arată că a1(1420) poate fi explicat cu ajutorul singularității triunghiulare – adică o interacțiune mai complicată între quarcurile pionilor și ai protonilor ce alcătuiesc nucleul hidrogenului. Procesul constă în interacțiuni între trei corpuri și a fost prevăzut încă din anii ’50 de către marele fizician rus  Lev Davidovich Landau, însă până în prezent nu fusese descoperit.

În esență, „singularitatea triunghiulară” descrie modul în care particulele își schimbă identitățile prin schimburi de quarcuri, în acest fel părând a fi noi particule.

Noile analize de date prezentate în articolul menționat arată că a1(1420) nu este o nouă particulă, ci rezultatul acestei singularități care apare ca și cum ar fi o nouă particulă.


La ce folosește acest studiu?

Pe lângă a lămuri existența (sau nu) a unei noi particule și a confirma un proces prevăzut acum mulți ani, acest studiu este important întrucât ne ajută să înțelegem mai bine proprietățile interacțiunii nucleare tari.

Unul dintre misterele acestei interacțiuni care nu este încă pe deplin descifrat este masa particulelor – precum protonii și neutronii – care nu este nicidecum suma maselor quarcurilor din care sunt compuse (adică cele trei quarcuri menționate anterior). Masa protonului este mult mai mare decât această suma masei quarcurilor. Cum ia naștere această masă? Mecanismul este deosebit de complex și are de-a face cu caracteristicile interacțiunii nucleare tari; procese precum singularitatea triunghiulară ne ajută să înțelegem mai bine aceste procese, ceea ce contribuie inclusiv la o mai bună cunoaștere a mecanismelor care dau naștere masei nucleelor atomilor.

Această masă este mare parte inclusiv din masa noastră, întrucât contribuția electronilor din atomi este mult mai mică (de mai bine de o mie de ori mai mică) decât masa nucleelor.  


Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro