Wyjątkowy tetrakwark z podwójnym otwartym powabem
Podczas Konferencji nt. Fizyki Wysokich Energii Europejskiego Towarzystwa Fizycznego poinformowano o odkryciu w CERN-ie nowej egzotycznej cząstki oznaczonej Tcc+. To tetrakwark, hadron zawierający dwa kwarki i dwa antykwarki. Jest najdłużej żyjącą ze wszystkich egzotycznych cząstek i pierwszym tetrakwarkiem, składającym się z dwóch ciężkich kwarków i dwóch lekkich antykwarków.
Kwarki to podstawowe cegiełki materii. Łączą się m.in. w bariony, takie jak proton i neutron, złożone z trzech kwarków cz w mezony, składające się z kwarka i antykwarka. W ostatnich latach informowaliśmy o odkryciu kolejnych egzotycznych cząstek, złożonych z czterech (tetra-) i pięciu (penta-) kwarków.
Dotychczas poznaliśmy kilkanaście tetrakwarków, jednak ten najnowszy jest wyjątkowy. Składa się z dwóch kwarków powabnych oraz antykwarka górnego i dolnego. To pierwszy tetrakwark z dwoma kwarkami powabnymi, które nie zostały zrównoważone antykwarkami powabnymi. Fizycy mówią tutaj o „otwartym powabie”. W tym przypadku mamy więc do czynienia z „podwójnym otwartym powabem”. Cząstki zawierające kwark powabny i antykwark powabny niosą zaś „ukryty powab”.
Tcc+ ma więcej wyjątkowych właściwości. Jest pierwszym tetrakwarkiem z dwoma ciężkimi kwarkami i dwoma lekkimi antykwarkami. Zgodnie z obowiązującymi teoriami, takie cząstki rozpadają się do mezonów, tworzonych przez ciężki kwark i lekki antykwark. Niektóre teorie mówią, że masa takiego tetrakwarka powinna być bardzo zbliżona do masy obu mezonów, w które tetrakwark się rozpada. Podobieństwo masy powoduje, że rozpad tego typu tetrakwarków jest dość trudny, skutkując ich dłuższym życiem. I rzeczywiście, badacze z LHCb zauważyli, że Tcc+ jest najdłużej istniejącym egzotycznym hadronem jaki znamy.
Odkrycie to otwiera drogę do poszukiwań jeszcze cięższych cząstek tego typu, gdzie w miejscu jednego lub obu kwarków powabnych będzie znajdował się kwark niski. Z obliczeń wynika, że cząstka zawierająca dwa kwarki niskie byłaby szczególnie interesująca, gdyż jej masa powinna być mniejsza niż suma mas jakiejkolwiek pary mezonów B. To by oznaczała, że cząstka taka nie mogłaby się rozpaść za pośrednictwem oddziaływań silnych. Do jej rozpadu mogłoby dojść za pośrednictwem oddziaływań słabych, a to by oznaczało, że jej czas życia byłby o wiele rzędów wielkości dłuższy niż jakiegokolwiek znanego egzotycznego hadronu.
Nowy tetrakwark to bardzo dobry obiekt do dalszych badań. Rozpada się w dość łatwe do wykrycia cząstki, emitując przy tym niewielką ilość energii, dzięki czemu możliwe będzie bardzo dokładne badanie Tcc+. Będzie on zatem stanowił dobry obiekt do testowania obowiązujących modeli teoretycznych.
Komentarze (9)
Ergo Sum, 31 lipca 2021, 00:15
wiem, że to badania fundamentalne ale jakie praktyczne zastosowanie ma wiedza o tetrakwarkach i pentakwarkach ?
thikim, 1 sierpnia 2021, 16:17
W zasadzie żadne poza testowaniem modelu standardowego MS, który jeśli chodzi o naszą powszechnie występującą materię (nazwę ją codzienną) jest dobrze zweryfikowany - więc w zasadzie żadne.
je wystarczająco dokładnie. Małe są skurczybyki.
Ale to bajka.
ano dlatego że ilość generacji zależy od energii jaką dysponujemy a nie od innych ukrytych mechanizmów.
No ale nawet mając już te fundamenty - nie jesteśmy w stanie wymodelować bardziej skomplikowanych układów - więc warto je badać.
Ponadto jak już zbudowano LHC - to niech coś robi
Do początku XXI wieku badaliśmy tę codzienną materię która składa się na obserwowany przez nas świat. Finałem był bozon Higgsa, a właściwie bardziej pole Higgsa. Tego nam brakowało żeby MS zaczął w pełni działać - to był mechanizm nadający cząstkom fundamentalnym masę (nie protonowi czy neutronowi).
No więc na dziś o materii z którą się spotykamy codziennie - wiemy wszystko na poziomie fundamentów, chociaż samych fundamentów nie rozumiemy. Znamy własności - nie wiemy skąd pochodzą i dlaczego są takie a nie inne.
Z neutrinami mamy jeszcze problem bo ich własności masowych nie znamy - bo nie wiemy jak zmierzyć
W pewien sposób badania obecnie przesuwają się w stronę badania czegoś co normalnie nie istnieje i nie będzie mieć normalnych zastosowań.
Jest taka bajka że jak zbadamy nieistniejące lepiej to zacznie istnieć
Dlatego stoimy w miejscu w zasadzie.
Wbrew optymistom nie musi być tak że będziemy w stanie zbudować narzędzia które pozwolą nam sięgnąć tam gdzie nie można sięgnąć.
Cały nasz postęp to jest budowa coraz lepszych młotków żeby manipulować coraz mniejszymi fragmentami materii żeby budować coraz lepsze młotki.
Tylko że młotki się kończą na poziomie cząstek fundamentalnych. A optymiści wierzą że bez narzędzi można badać dalej.
Nauka bez techniki nie idzie do przodu, technika bez nauki nie idzie do przodu.
Technika nam się kończy na atomach, ale używając różnych sztuczek dało się trochę głębiej zajrzeć. Sztuczki się też już skończyły.
Stoimy. Niektórzy po prostu potrzebują więcej czasu żeby zauważyć że stoją.
Można oczywiście iść dalej w świecie fantazji. Ale bez eksperymentów to jest tylko fantazja.
Być może przy większych energiach poznamy 4 generację cząstek. Fajnie by było bo to by np. wyjaśniło czemu są tylko trzy
Jeżeli kwark szczytowy ma masę 173GeV to taki kolejny kwark mógłby mieć masę wielu TeV. Poszczególne generacje różni tylko masa czyli energia, co zresztą koresponduje z wizją wzbudzeń odpowiednich pól.
Dalej: elektron jest trwały, ale taon znika po bilionowej części sekundy. Zatem wyższe energie z krótszymi czasami żyć są na razie poza naszym zasięgiem obserwacyjnym.
Sławko, 2 sierpnia 2021, 12:40
Mam wrażenie, że podobne pytania już zadawałaś i dostałaś odpowiedzi. Ale jeśli nie, to sama też już sobie odpowiedziałaś. Zastosowania praktyczne są fundamentalne.
Nie mogłabyś teraz napisać swojego pytania na komputerze, gdyby ktoś kiedyś nie zaczął badać fundamentalnych właściwości elektronów. Bardzo rzadko daje się od razu wykorzystać nowe odkrycie. Po odkryciu elektronów, nikt nie wiedział do czego mogą się one przydać. Można by więc zapytać, po co u licha odkrywali elektrony, skoro nie wiedzieli do czego mogą się przydać? Tylko że, skąd mielibyśmy wiedzieć, czy elektrony do czegoś się przydadzą, jeśli byśmy ich nie odkryli?
Skąd masz wiedzieć jakie zastosowanie może mieć młotek, jeśli nie wiesz co to jest młotek i nie wiesz jakie ma właściwości, bo nikt go jeszcze nie wynalazł?
Masz więc problem ze zrozumieniem podstawowych zjawisk przyczynowo-skutkowych. Niestety wielu ludzi ma ten problem, a ja nie wiem dlaczego to jest takie trudne do zrozumienia.
Każde nowe odkrycie daje taki skutek, że poszerza naszą wiedzę, a poszerzanie naszej wiedzy daje taki skutek, że tworzymy coraz to nowe narzędzia, aby żyło nam się łatwiej. Udoskonalamy komunikację, medycynę, transport itd. itp. Kto wie, czy jakiś tetrakwark, albo "cudo-kwark" nie okaże się kiedyś np. lepszym nośnikiem energii od elektronów? Jak mielibyśmy to wszytko osiągnąć, jeśli nadal rzucalibyśmy kamieniami w mamuty, aby zdobyć pożywienie? Chociaż rzucanie kamieniami to już dla niektórych zwierząt jest zaawansowana technologia.
cyjanobakteria, 2 sierpnia 2021, 15:09
Myślę, że ta analogia ma potencjał
darekp, 2 sierpnia 2021, 16:55
Z drugiej strony, po co wynajdywać młotek, jeśli nie ma żadnej potrzeby, którą by on zaspokajał?
Mówi się, że to potrzeba jest matką wynalazków 
Więc pewnie można by alternatywnie powiedzieć, że badanie kwarków i reszty jest po to, aby zaspokoić naszą potrzebę np. głębszego zrozumienia lub tp. 
Zapewne po dokładniejszej analizie by się okazało, że jest to w dużym stopniu równoważne Waszemu sposobowi myślenia (tylko stosowanie "innego nazewnictwa"), niemniej jednak nie w stu procentach i mam wątpliwości, czy trafna jest w tym wypadku taka od razu stawiana diagnoza, że inaczej patrząca na sprawę osoba ma "problem ze zrozumieniem podstawowych zjawisk przyczynowo-skutkowych" 
thikim, 2 sierpnia 2021, 19:00
Sławko - rzeczywiście nie wiesz co to jest ten młotek
Ale generalnie poziom wiedzy naukowej ludzkości jest już taki że ludzkość przynajmniej wie.
Historia związana z elektronami jest taka że najpierw odkryto wiele zastosowań a później odkryto elektrony
1897 to data odkrycia elektronu. A data powstania pierwszego elektrycznego pojazdu to ok. 1830 rok.
Więc tak, używaliśmy elektronów na długo przed ich odkryciem.
Podaj jeden przykład użycia czegoś czego nie ma
A to co jest już znamy.
Tak wiem że nie zrozumiałeś o czym piszę. Może jednak ktoś inny zrozumiał.
To bardzo naiwne podejście. Wiesz czemu uczy się wciąż o atomach? Dlatego że nie ma żadnego narzędzia które by było zbudowane z czegoś bez atomów.
I mimo setek odkryć rzeczy mniejszych niż atomy - dalej nie ma takiego narzędzia. Atomy to jest granica manipulowania materią.
I żadne odkrycia tej granicy nie zmienią.
Chcesz jak rozumiem mnie pokonać w jedynej kategorii gdzie każdy idiota może wygrać czyli w kategorii: czego ludzkość jeszcze nie wynalazła - tu każdy może napisać cokolwiek bo nikt nie wie czego ludzkość nie wynalazła.
A ja chę walczyć w kategorii naukowej czyli tego co ludzkość już wynalazła czy odkryła.
Sławko, 2 sierpnia 2021, 21:26
Całe szczęście, że ty thikim wiesz co to jest młotek, więc może mi "młotkowi" wytłumaczysz
Mądrala z ciebie i myślisz, że jak dużo mówisz, to mądrze mówisz. Ale nie każde narzędzie, którym się posługujemy zbudowane jest z atomów. Choćby wspomniane elektrony, czy fotony - czyli popularnie mówiąc: światło. Nie są zbudowane z atomów, a są narzędziami w naszych "rękach", np. cięcie laserem. Zaraz mi powiesz, że to nie światło jest narzędziem, a laser - nie, nie laser, narzędziem jest światło. Cała reszta to tylko narzędzie do wytworzenia odpowiedniej wiązki światła.
Owszem, to prawda. Jest wiele wynalazków, które poprzedziły odkrycia naukowe. I co z tego? Kamieniem też możesz się posłużyć i nie potrzebna ci do tego wiedza o atomach, mimo, że jest z nich zbudowany. Światłem ludzkość również posługiwała się od wieków, czy ogniem, nie wiedząc czym są i jaka jest ich natura.
Dopiero odkrycie natury elektronu pozwoliło ludzkości świadomie z nich korzystać. A nawet w tych elektronach jest jeszcze wiele spraw, których nie do końca rozumiemy, więc jest jeszcze sporo do odkrycia i wymyślenia nowych zastosowań.
To walcz. Tylko co chcesz odkryć w czymś, co jest już odkryte? Co chcesz wynaleźć w wynalezionych wynalazkach? Może koło na nowo?
Przyczyną wynalezienia młotka, była właśnie taka potrzeba "żeby czymś lepiej przywalić", więc nie ma żadnej "z drugiej strony". To ta sama strona przyczynowo-skutkowa.
darekp, 2 sierpnia 2021, 22:34
Z powyższym się w pełni zgadzam. Obaj (powyżej) napisaliśmy o tym samym. Że najpierw była potrzeba "przywalenia lepiej" i ona była przyczyną wynalezienia młotka.
Jednakże pytanie, które napisałeś wcześniej:
dla mnie zawiera (być może interpretuję coś inaczej niż Ty, ale w takim razie proszę o wyjaśnienie) mniej więcej taki przekaz: najpierw trzeba wyprodukować młotek, potem zbadać jego właściwości i dopiero po zbadaniu okaże się do czego on się nadaje. To wygląda na bardzo nieefektywny sposób tworzenia wynalazków, bo większość wynalazków, które wyprodukujemy nie zastanawiając się nad potrzebą, będzie prawdopodobnie bezużyteczna. Oczywiście w praktyce też tak się czasem zdarza, że ktoś prowadzi np. jakieś badania naukowe nie zastanawiając się nad ich praktyczną przydatnością, nawet nie wierząc, że wyniki kiedykolwiek do czegoś się przydadzą, a jednak po jakimś czasie okazuje się, że te wyniki mają znaczenie praktyczne. A poza tym... chyba Henry Ford powiedział kiedyś, że dopóki ludziom nie pokazał wyprodukowanego przez siebie samochodu, oni pragnęli mieć tylko większe i silniejsze konie:) Steve Jobs z tego co pamiętam coś podobnego powiedział kiedyś o komputerach Apple. Więc tak bywa, jest jakaś "inna strona", która czasem się przydaje (przynajmniej tak na pierwszy rzut oka to wygląda). Tylko jej przydatność jest jakby bardziej dyskusyjna.
Ale, tak już jak napisałem, być może jest tu kwestia, że coś inaczej zinterpretowałem i trzeba "uzgodnić terminologię"(?)
Sławko, 3 sierpnia 2021, 20:08
To był trochę skrót myślowy, być może mało precyzyjny. Nie sądziłem, że będziesz go tak dokładnie drążył. Chodziło mi o pokazanie, że właśnie tak się nie robi, więc w pełni się z Tobą zgadzam. Chciałem tu wskazać pewien bezsens zapętlenia logiki. Np. w rodzaju "po co budować ścieżki rowerowe skoro nikt nimi nie jeździ", a jak ludzie mają nimi jeździć, skoro ich nie ma.