Peneliti mengumpulkan paries misterius dan aneh

Para ilmuwan di Universitas Osaka adalah bagian dari eksperimen akselerator partikel yang menghasilkan partikel aneh yang sangat tidak stabil, dan menentukan massanya. Ini dapat berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang cara kerja bagian dalam bintang neutron super padat.

Model Standar fisika partikel menyatakan bahwa sebagian besar partikel terdiri dari kelompok yang hanya terdiri dari enam jenis entitas fundamental yang disebut quark. Namun, masih banyak misteri yang belum terpecahkan, salah satunya adalah Λ (1405), resonansi lambda yang aneh namun cepat berlalu. Itu sebelumnya dianggap sebagai kombinasi spesifik dari tiga quark – atas, bawah, dan aneh – dan mendapatkan wawasan tentang komposisinya dapat membantu mengungkap informasi tentang materi yang sangat padat di bintang neutron.

Sekarang, para peneliti dari Universitas Osaka adalah bagian dari tim yang berhasil mensintesis Λ (1405) untuk pertama kalinya dengan menggabungkan K dengan^– Meson dan proton dan tentukan massa gabungannya (massa dan lebar). Huruf K^– Meson adalah partikel bermuatan negatif yang mengandung quark aneh dan antiquark.

Ilustrasi skematis dari reaksi yang digunakan untuk mensintesis Λ (1405) dengan menggabungkan K- (lingkaran hijau) dengan proton (lingkaran biru tua), yang terjadi di dalam inti deuteron. Kredit: Hiroyuki Nomi

Proton paling umum yang menyusun materi yang biasa kita gunakan memiliki dua quark atas dan satu quark bawah. Para peneliti menunjukkan bahwa yang terbaik adalah menganggap Λ(1405) sebagai keadaan pengikatan sementara untuk K.^– Meson dan proton, berbeda dengan keadaan tereksitasi tiga quark.

Dalam sebuah penelitian yang baru-baru ini diterbitkan di Fisika huruf b, kelompok menjelaskan eksperimen yang mereka lakukan di akselerator J-PARC. K^– Meson ditembakkan ke target deuterium, masing-masing mengandung satu proton dan satu neutron. Dalam reaksi yang sukses, A.J^– Meson mengeluarkan neutron, yang kemudian menyatu dengan proton untuk menghasilkan Λ (1405) yang diinginkan. Pembentukan keadaan terikat K^– Meson dan proton hanya mungkin karena neutron membawa sejumlah energi,” kata penulis studi Kentaro Inoue.

disebut baryon ganjil Λ (1405) dan ilustrasi skematik evolusi materi. Kredit: Hiroyuki Nomi

Salah satu aspek yang membingungkan para ilmuwan tentang Λ (1405) adalah massa keseluruhannya yang sangat ringan, meskipun mengandung quark aneh, yang kira-kira 40 kali lebih berat dari quark atas. Selama percobaan, tim peneliti berhasil mengukur massa kompleks Λ (1405) dengan mengamati perilaku produk peluruhan.

(Atas) Pengukuran penampang reaksi. Sumbu horizontal adalah energi mundur tumbukan K- dan proton yang diubah menjadi nilai massa. Peristiwa reaksi besar terjadi pada nilai massa yang lebih rendah dari jumlah massa K- dan proton, yang dengan sendirinya menunjukkan adanya Λ(1405). Data yang diukur dengan teori hamburan direproduksi (garis padat). (Bawah) distribusi K^– dan amplitudo hamburan proton. Ketika dikuadratkan, ini sesuai dengan penampang reaksi dan umumnya bilangan kompleks. Nilai yang dihitung sesuai dengan data yang diukur. Ketika bagian nyata (garis padat) melebihi nol, nilai bagian imajiner mencapai nilai maksimumnya. Ini adalah distribusi khas dari keadaan resonansi, dan mendefinisikan massa kompleks. Panah menunjukkan bagian sebenarnya. Kredit: 2023, Hiroyuki Nomi, posisi terdepan Λ (1405) diukur dalam d (K^–n) πΣ reaksi, Fisika huruf b

“Kami berharap kemajuan dalam jenis penelitian ini akan menghasilkan deskripsi yang lebih akurat tentang materi super padat di jantung planet ini.[{” attribute=””>neutron star,” says Shingo Kawasaki, another study author. This work implies that Λ(1405) is an unusual state consisting of four quarks and one antiquark, making a total of 5 quarks, and does not fit the conventional classification in which particles have either three quarks or one quark and one antiquark.

This research may lead to a better understanding of the early formation of the Universe, shortly after the Big Bang, as well as what happens when matter is subject to pressures and densities well beyond what we see under normal conditions.

Reference: “Pole position of Λ(1405) measured in d(K−,n)πΣ reactions” by S. Aikawa, S. Ajimura, T. Akaishi, H. Asano, G. Beer, C. Berucci, M. Bragadireanu, P. Buehler, L. Busso, M. Cargnelli, S. Choi, C. Curceanu, S. Enomoto, H. Fujioka, Y. Fujiwara, T. Fukuda, C. Guaraldo, T. Hashimoto, R.S. Hayano, T. Hiraiwa, M. Iio, M. Iliescu, K. Inoue, Y. Ishiguro, S. Ishimoto, T. Ishikawa, K. Itahashi, M. Iwai, M. Iwasaki, K. Kanno, K. Kato, Y. Kato, S. Kawasaki, P. Kienle, Y. Komatsu, H. Kou, Y. Ma, J. Marton, Y. Matsuda, Y. Mizoi, O. Morra, R. Murayama, T. Nagae, H. Noumi, H. Ohnishi, S. Okada, Z. Omar, H. Outa, K. Piscicchia, Y. Sada, A. Sakaguchi, F. Sakuma, M. Sato, A. Scordo, M. Sekimoto, H. Shi, K. Shirotori, D. Sirghi, F. Sirghi, K. Suzuki, S. Suzuki, T. Suzuki, K. Tanida, H. Tatsuno, A.O. Tokiyasu, M. Tokuda, D. Tomono, A. Toyoda, K. Tsukada, O. Vazquez-Doce, E. Widmann, T. Yamaga, T. Yamazaki, H. Yim, Q. Zhang and J. Zmeskal, 20 December 2022, Physics Letters B.
DOI: 10.1016/j.physletb.2022.137637

The study was funded by the Japan Society for the Promotion of Science, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology.