X (3872)

X (3872)
Komposisjon	c c u u
Familie	Hadroner
Gruppe	Mesoner
Interaksjoner	Tyngdekraften , elektromagnetisk , svak , sterk
Oppdagelse	Belle Experiment , 2003
Fysiske egenskaper
Masse	3 871 , 56 ± 0,22 MeV/ c 2
Snurre rundt	1

Partikkel X (3872) er en eksotisk meson oppdaget i 2003 [1] av Belle-eksperimentet og deretter bekreftet av BaBar- , CDF- , DØ- og LHCb -eksperimentene . [2] Egenskapene er ikke fullt ut kjent, selv om det er klart at denne mesonen ikke kan betraktes som en standard charmonio , på grunn av mange særegenheter.

Oppdagelse

X (3872) ble først observert fra Belle-eksperimentet ved KEKB elektron-positron asymmetrisk kollider . I kollisjoner genereres mange par av B-mesoner , som forfall kan produsere resonanser som inneholder sjarmkvarker. Spesielt er prosessen studert følgende:

{\ displaystyle B ^ {\ pm} \ til K ^ {\ pm} l ^ {+} l ^ {-} \ pi ^ {+} \ pi ^ {-} \ ,,}

hvor ladede B mesoner forfaller til K mesoner , et par leptoner ( elektroner eller myoner ) og et par ladede pioner . Mengden som er studert er den invariante massen [3] av leptonene og pionene minus den invariante massen til leptonene:

{\ displaystyle \ delta M = M (ll \ pi \ pi) -M (ll) \ ,.}

Den forventede fordelingen for denne mengden var en kontinuerlig kurve med en topp ved , på grunn av bidraget fra prosessen: ${\ displaystyle \ delta M = 589 \, MeV}$

{\ displaystyle B ^ {\ pm} \ til K ^ {\ pm} \ psi (2S) \ til K ^ {\ pm} \ venstre (J / \ psi \, \ pi ^ {+} \ pi ^ {- } \ høyre) \ til K ^ {\ pm} \ venstre ((l ^ {+} l ^ {-}) \ pi ^ {+} \ pi ^ {-} \ høyre)}

der en meson produseres . ${\ displaystyle \ psi (2S)}$

I tillegg til toppen av , ble en ytterligere topp a eksperimentelt observert , tilsvarende tilstedeværelsen av en partikkel (midlertidig kalt X ) med masse 3872 MeV, som deltar i prosessen på lignende måte som mesonen : ${\ displaystyle \ psi (2S)}$ ${\ displaystyle \ delta M = 775 \, MeV}$ ${\ displaystyle \ psi (2S)}$

{\ displaystyle B ^ {\ pm} \ til K ^ {\ pm} X \ til K ^ {\ pm} \ venstre (J / \ psi \, \ pi ^ {+} \ pi ^ {-} \ høyre) \ til K ^ {\ pm} \ venstre ((l ^ {+} l ^ {-}) \ pi ^ {+} \ pi ^ {-} \ høyre)}

Toppen har en bredde som er mindre enn den eksperimentelle oppløsningen, og plasserer dermed en øvre grense for resonansbredden på 3 MeV.

I de påfølgende årene førte ytterligere målinger til bestemmelse av forfallsbreddene i enkelte kanaler. I lang tid forble kvantetallene J PC til X (3872) ukjente: de to mest sannsynlige hypotesene var 1 ++ og 2 - + , bestemt av studiet av vinkelfordelingen av leptoner og pioner i slutttilstanden. I februar 2013 publiserte LHCb -samarbeidet en studie [4] som tydelig favoriserer 1 ++- hypotesen .

Verdien av C-pariteten til X (3872) er absolutt positiv, på grunn av observasjonen av forfallet . ${\ displaystil X \ til J / \ psi \, \ gamma}$

Tolkning

Egenskapene til X (3872) gjør det umulig å identifisere den med en standard charmon. De to viktigste funksjonene er:

den reduserte totale bredden av resonansen: faktisk har standard charmons over åpen-sjarm- terskelen typisk bredder større enn 10 MeV;
det sterke bruddet på isospin funnet i dets forfall: faktisk de delvise breddene av forfallet og er av samme størrelsesorden, selv om de to slutttilstandene har verdier for totalt isospin henholdsvis lik 0 og 1; standard charmonene har vært på null totalt isospin (de inneholder ikke opp eller ned kvarker ), så hvis X var et standard charmonium ville forfallet i sterkt undertrykt. ${\ displaystyle X \ til J / \ psi \, \ omega}$ ${\ displaystyle X \ til J / \ psi \, \ rho ^ {0}}$ ${\ displaystyle J / \ psi \, \ rho ^ {0}}$

Foreløpig foretrukne tolkninger er de av D- og D * -mesonmolekyler og av tetraquark , selv om det foreløpig ikke er noen enighet i det vitenskapelige samfunnet.

Merknader

^ Vitenskapene - Oppdagelse av en ny partikkel
^ Observasjon av den smale tilstanden X (3872) i kollisjoner ved 1,96 TeV. Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 072001
^ 7.3 Invariant masse ( PDF ), på agenda.infn.it . Hentet 18. juni 2019 .
^ LHCb-samarbeid: Bestemmelse av X (3872) Meson Quantum Numbers ( ArXiv )

X (3872)

Oppdagelse

Tolkning

Merknader

Relaterte elementer