Particle há muito procurado Exotic da Força Pura detectado - "Previsão chave do Modelo Padrão"

Cientistas da TU Wien (Viena) calcularam que a f0 méson (1710) poderia ser uma partícula muito especial - o glueball longo procurado, uma partícula composta de pura força. A previsão de que existem glueballs é um dos mais importantes do Modelo Padrão da física de partículas que ainda não foi confirmada experimentalmente.

Durante décadas, os cientistas têm procurado chamados "glueballs". Agora parece que eles foram encontrados no passado. A glueball é uma partícula exótica, composto inteiramente de glúons - as partículas "pegajosas" que mantêm as partículas nucleares juntos. Glueballs são instáveis ​​e só pode ser detectada indiretamente, através da análise de sua decadência. Este processo de decomposição, no entanto, não está ainda totalmente compreendida.

Professor Anton Rebhan e Frederic Brünner de TU Wien (Viena) empregaram uma nova abordagem teórica para calcular decadência glueball. Seus resultados concordam muito bem com dados de experimentos do acelerador de partículas. Isto é uma forte evidência de que uma ressonância chamado "F0 (1710)", que foi encontrado em várias experiências, é de facto o glueball há muito procurado.Outros resultados experimentais são de esperar nos próximos meses.

Prótons e nêutrons consistem de partículas elementares ainda menores chamados quarks. Esses quarks estão unidos por força nuclear forte. "Em física de partículas, cada força é mediada por um tipo especial de força das partículas, e a partícula vigor da força nuclear forte é o glúon", diz Anton Rebhan (TU Wien).

Gluons pode ser visto como versões mais complicadas do fotão. Os fótons sem massa são responsáveis ​​pelas forças do eletromagnetismo, enquanto oito tipos diferentes de glúons desempenhar um papel semelhante para a força nuclear forte. No entanto, há uma diferença importante: glúons si mesmos estão sujeitos a sua própria força, os fótons não são. É por isso que não há estados ligados de fótons, mas uma partícula que consiste apenas de glúons encadernados, da força nuclear pura, é de fato possível.

Em 1972, pouco depois de a teoria dos quarks e glúons foi formulado, os físicos Murray Gell-Mann e Harald Fritsch especulado sobre possíveis estados ligados de glúons puros (originalmente chamado de "gluonium", hoje o termo "glueball" é usado).

Várias partículas foram encontrados em experimentos acelerador de partículas que são considerados candidatos viáveis ​​para glueballs, mas nunca houve um consenso científico sobre se deve ou não um desses sinais podem ser de fato a partícula misteriosa feita de pura força. Em vez de um glueball, os sinais encontrados nas experiências também poderia ser uma combinação de quark e antiquarks. Glueballs são muito curta duração para detectá-los diretamente. Se eles existem, eles têm que ser identificados pelo estudo da sua decadência.

"Infelizmente, o padrão de deterioração de glueballs não podem ser calculados com rigor", diz Anton Rebhan. Cálculos modelo simplificado têm mostrado que há dois candidatos realistas para glueballs: o mésons chamados f0 (1500) e f0 (1710). Durante muito tempo, o anterior foi considerado como sendo o candidato mais promissor. Este último tem uma massa maior, o que concorda melhor com simulações de computador, mas quando ele decai, produz muitos quarks pesados ​​(os chamados "quarks estranhos").Para muitos cientistas de partículas, isto parecia improvável, porque as interações glúons não costumam diferenciar entre quarks mais pesados ​​e mais leves.

Anton Rebhan e seu PhD-aluno Frederic Brünner já fez um grande passo em frente na resolução deste enigma por tentar uma abordagem diferente. Há ligações fundamentais entre teorias quânticas que descrevem o comportamento das partículas em nosso mundo tridimensional e certos tipos de teorias de gravitação em espaços de dimensões superiores. Isto significa que certas questões físicas quânticas podem ser respondidas usando ferramentas da física gravitacional.

"Nossos cálculos mostram que é realmente possível para glueballs a decair predominantemente em quarks estranhos", diz Anton Rebhan. Surpreendentemente, o padrão de deterioração calculado em duas partículas mais leves concorda muito bem com o padrão de deterioração medido para f0 (1710). Além disso, outros decai em mais de duas partículas são possíveis. Suas taxas de decaimento foram calculados também.

Até agora, esses decaimentos glueball alternativas não foram medidos, mas dentro dos próximos meses, dois experimentos no Grande Colisor de Hádrons do CERN (TOTEM e LHCb) e um experimento acelerador em Pequim (BESIII) são esperados para produzir novos dados.

"Estes resultados serão cruciais para nossa teoria", diz Anton Rebhan. "Para estes processos multi-partículas, a nossa teoria prevê taxas de decaimento que são bastante diferentes das previsões de outros modelos, mais simples. Se as medições de acordo com nossos cálculos, isso vai ser um sucesso notável para nossa abordagem. "

Seria provas esmagadoras da f0 (1710) sendo um glueball. E além disso, seria mais uma vez mostram que a maior gravidade dimensional pode ser usada para responder a perguntas de física de partículas - de uma forma que seria mais um grande sucesso da teoria de Einstein da relatividade geral, que gira 100 anos no próximo mês.

O Galaxy diário via tph.tuwien.ac.at