TiaSang
Thứ 3, Ngày 21 tháng 9 năm 2021
Đổi mới sáng tạo

Khám phá hạt vật chất lạ, một tetraquark

30/07/2021 09:17 -

Tại Hội nghị về vật lý năng lượng cao của Hội Vật lý châu Âu (EPS-HEP), thực nghiệm LHCb tại CERN loan báo về một khám phá mới. Hạt mới do LHCb phát hiện mang tên Tcc+ là một tetraquark – một hadron lạ bao gồm hai quark và hai phản quark. Đây là hạt vật chất lạ có thời gian sống dài nhất từng biết và là hạt đầu tiên chứa hai quark nặng và hai phản quark nhẹ.

Các hạt quark là những khối cơ bản cấu trúc lên vật chất. Chúng kết hợp với nhau để hình thành các hadron, vốn được đặt là các baryon, như proton và neutron, bao gồm ba quark, meson để hình thành nên các cặp quark – phản quark. Trong những năm gần đây có một số thường được gọi là các hadron lạ - các hạt gồm bốn hoặc năm quark, thay vì hai hoặc ba như thông thường – đã được tìm thấy. Khám phá của LHCb là một hạt hadron lạ độc đáo một cách đặc biệt, một hadron lạ.

Hạt mới này gồm hai quark duyên và một phản quark lên, một phản quark xuống. Hầu hết các tetraquark đã được tìm thấy trong những năm gần đây (bao gồm một với hai quark duyên và hai phản quark duyên), nhưng đây là hạt đầu tiên chứa hai quark duyên và không có phản quark duyên để cân bằng chúng. Các nhà vật lý gọi đây là “duyên mở” (trong trường hợp này, “hai lần duyên mở”). Các hạt bao gồm một quark duyên và một phản quark duyên có “duyên thầm’ – con số lượng tử duyên cho toàn bộ hạt thêm vào tới zero, chỉ như một hạt tích điện dương và tích điện âm. Tại đây con số lượng tử duyên thêm vào lên tới hai, vì vậy tăng gấp đôi cái duyên!

Hạt quark bao gồm Tcc+, có các đặc điểm thú vị khác bên cạnh thành duyên mở. Đây là hạt đầu tiên được tìm thấy thuộc về một lớp các tetraquark với hai quark nặng và hai phản quark nhẹ. Như sự phân rã các hạt thông qua việc chuyển thành một cặp meson, mỗi cặp hình thành bằng một quark nặng và một phản quark nhẹ. Theo một số giải thích về lý thuyết, khối lượng của các tetraquark thuộc loại này rất gần với tổng khối lượng của hai hạt meson. Như sự gần gũi về khối lượng khiến cho sự phân rã này “khó” diễn ra, dẫn đến kết quả kéo dài sự phân rã trong suốt thời gian tồn tại của hạt, và thực vậy Tcc+ là hardon lạ có thời gian sống dài nhất từng được biết đến ngày nay.

Khám phá này là một bước tiến trên đường tìm các hạt nặng hơn ở cùng một dạng, với một hoặc hai quark duyên thay thế bằng các quark dưới. Hạt hardon với hai quark dưới thú vị một cách đặc biệt: theo tính toán, khối lượng của nó phải nhỏ hơn tổng khối lượng của bất kỳ cặp meson B nào. Điều này có thể khiến cho sự phân rã dường như không chỉ khó xảy ra mà còn bị ngăn cản trên thực tế: hạt này có thể không phân rã qua tương tác mạnh và có thể phải phân rã qua tương tác yếu, vốn có thể khiến cho thời gian sống của nó theo trật tự từ dài hơn bất kỳ hạt hadron lạ nào được quan sát trước đây.

Hạt mới Tcc+, tetraquark là một cái đích thú vị để hướng tới trong những nghiên cứu tiếp theo. Sự phân rã của các hạt này tương đối dễ dò và trong sự kết hợp với khối lượng nhỏ năng lượng sẵn có trong quá trình phân rã, nó dẫn đến một sự chính xác gần như hoàn hảo về khối lượng và cho phép nghiên cứu các số lượng tử của chính hạt hấp dẫn này. Điều này có thể đem lại một thử nghiệm chặt chẽ cho các mô hình lý thuyết tồn tại và có thể có tiềm năng cho phép chứng minh các hiệu ứng không thể chạm tới trước đây.

Anh Vũ tổng hợp

Nguồnhttps://phys.org/news/2021-07-exotic-particle-tetraquark.html

https://home.cern/news/news/physics/twice-charm-long-lived-exotic-particle-discovered

Tags: