Na saite Astrometriya Astronomicheskie instrumenty Astronomicheskoe obrazovanie Astrofizika Istoriya astronomii Kosmonavtika, issledovanie kosmosa Lyubitel'skaya astronomiya Planety i Solnechnaya sistema Solnce

Kvarkovaya model' ne sovsem verna?!
25.03.2003 19:08 | I. P. Ivanov/scientific.ru

A mozhet, vse my sostoim iz solitonov?

V yanvare 2003 goda gruppa issledovatelei, rabotayushaya s ustanovkoi LEPS na yaponskom nakopitele SPring-8, opublikovala rezul'taty poiska ekzoticheskoi chasticy Z+. Chastica byla naidena! I bolee togo, ona byla naidena imenno tam, gde ee predskazyvali solitonnye modeli ustroistva barionov. Esli vyyasnitsya, chto eto ne sluchainoe sovpadenie, to nam pridetsya sdelat' vyvod, chto vsya materiya vokrug nas - i my sami! - sostoim iz sploshnyh solitonov!

Chto, sobstvenno, nashli

Rabotu hep-ex/0301020, pro kotoruyu zdes' poidet rech', mozhno, bez somneniya, schitat' samym vazhnym otkrytiem yanvarya. Izuchalsya, kazalos' by, samyi obychnyi, "skuchnyi" process stolknoveniya vysokoenergeticheskih fotonov (s energiei ot polutora do dvuh s polovinoi GeV) s uglerodnoi mishen'yu. Chut' li ne laboratornaya rabota dlya studentov-yadershikov. No kakov rezul'tat!

V reakcii

(neitrony zdes' - eto te neitrony, kotorye sidyat v yadrah) v raspredelenii po invariantnoi masse K+ mezona i neitrona obnaruzhen uzkii rezonans s massoi 1540 +/- 10 MeV i shirinoi menee 25 MeV.

Samoe vazhnoe - eto to, chto etot barionnyi rezonans raspadaetsya na K+, kvarkovaya struktura (u anti-s), i neitron, kvarkovaya struktura (udd), prichem raspadaetsya bystro, a znachit, etot raspad idet za schet sil'nogo vzaimodeistviya. V sil'nom vzaimodeistvii, kak izvestno, tip kvarkov menyat'sya ne mozhet. Poetomu my prihodim k vyvodu, chto nablyudennaya chastica-rezonans soderzhit strannyi antikvark, to est', eto barion s polozhitel'noi strannost'yu. V naivnoi kvarkovoi modeli takogo bariona ne sushestvuet! A v prirode - on est'!

Poskol'ku statisticheskaya znachimost' signala sostavlyaet 4.6 standartnyh otkloneniya, somnenii v tom, chto eto deistvitel'no signal, a ne igra sluchaya, prakticheski ne ostaetsya. Poetomu nado sest' i podumat', chto eto za zver'.

Chto eto za zver'? Tradicionnye ob'yasneniya

Nazovem etu chasticu Z+. Itak, prezhde vsego yasno, chto eto ne trehkvarkovoe sostoyanie. Kak my uzhe govorili, na urovne kvarkov polozhitel'naya strannost' oznachaet, chto etot barion soderzhit strannyi antikvark. No poskol'ku eto barion, to est', chastica s barionnym chislom +1, to znachit, v nem chislo kvarkov dolzhno prevyshat' chislo antikvarkov na tri. Itak, eto mozhet byt' svyazannoe sostoyanie chetyreh legkih kvarkov i strannogo antikvarka (uslovno, takoe sostoyanie mozhno nazvat' pentakvarkom):

Kakie eshe est' varianty? Eshe vozmozhno, chto Z+ ne kvarkovyi barion, to est', ne svyazannoe sostoyanie neskol'kih kvarkov, a svyazannoe sostoyanie neitrona i kaona, tak nazyvaemaya molekula. Eto kak by analogichno atomnomu yadru - ved' tam otdel'nye nuklony, hot' i svyazany vmeste, no sohranyayut svoyu obosoblennost', i nikto ne schitaet, chto yadra - eto meshki, napolnennye kvarkami.

A ved' solitonnaya model' barionov etogo zverya predskazala!

Est', odnako, eshe odna vozmozhnost': Z+ mozhet byt' solitonnym barionom. Pro solitonnye modeli barionov chitaite v nashem zhurnale zametku V.Kopeliovicha Topologicheskie solitonnye modeli barionov i ih predskazaniya, a takzhe sm. nedavnyuyu teoreticheskuyu rabotu hep-ph/0303138. Na bolee detal'nom, no vse zhe dostatochno populyarnom urovne, pro eti modeli mozhno prochitat' v stat'e hep-ph/9703373.

Samoe porazitel'noe, chto eksperimental'nye poiski Z+, rezul'taty kotoryh vylilis' v sensaciyu, kak raz vdohnovlyalis' predskazaniyami kiral'noi solitonnoi modeli barionov. V ramkah etoi modeli utverzhdaetsya, chto vse legkie bariony - eto solitonnye resheniya uravnenii kvantovoi hromodinamiki. To est', oni ne sostavleny iz otdel'nyh konstituentnyh kvarkov, a predstavlyayut iz sebya kak by razmazannoe v prostranstve pole. Na yazyke kvantovoi teorii polya, proton v etoi modeli sostoit ne iz vtorichno-kvantovannyh chastic, a est' pochti chto klassicheskoe reshenie uravnenii ("pochti" - potomu chto kvantovanie v etoi modeli vse zhe prisutstvuet, no eto obychnoe, kvantovo-mehanicheskoe, a ne kvantovoe-polevoe kvantovanie).

Krome opisaniya uzhe imeyushihsya okteta i dekupleta barionov, eta model' predskazyvaet sushestvovanie drugih semeistv barionov, v chastnosti anti-dekupleta. I imenno eta model' predskazyvala sushestvovanie bariona s massoi primerno 1530 MeV s polozhitel'noi strannost'yu eshe v 1997 godu. I vot, celenapravlennyi poisk v etoi oblasti prines polozhitel'nyi rezul'tat!

Takoi podhod mozhet pokazat'sya koshunstvom, ved' eta model' smeet protivopostavlyat' sebya privychnoi kvarkovoi modeli! I tem ne menee, nikakih protivorechii ni vnutri samoi modeli, ni v opisanii mass i staticheskih svoistv izvestnyh barionov eta model' ne ispytyvaet!

Vazhno ponimat', chto dazhe esli eta solitonnaya model' podtverditsya, to eto ne oznachaet, chto kvarki "zakryli". Kvarkovaya struktura adronov - fakt nastol'ko mnogokratno pereproverennyi v eksperimente, v osobennosti, v oblasti vysokih energii, chto somnevat'sya v nem ne stoit. Real'nyi vopros, stoyashii seichas na povestke dnya (i poluchivshii novyi tolchok blagodarya etomu otkrytiyu) - eto kakovy fizicheski osmyslennye stepeni svobody vnutri bariona. I esli dannoe otkrytie podtverdit vernost' solitonnoi modeli, to eto prosto budet oznachat', chto bariony - eto vovse ne takoi prostoi konstruktor iz kubikov-kvarkov, kak mozhet pokazat'sya na pervyi vzglyad. Nu i nakonec, nado pomnit', chto sami eti solitony - eto vsego lish' neskol'ko neprivychnye resheniya teh zhe samyh "kvarkovyh" uravnenii (uravnenii KHD).

Nekotoroe posleslovie

Stoit otmetit', chto eksperiment, pozvolivshii uvidet' etu chasticu, byl daleko ne trivial'nym. Ved' neitronov prosto tak nigde net, i reakcii na neitronah - eto obychno reakcii na yadrah (v dannom eksperimente eto byli yadra ugleroda-12), iz kotoryh zatem tshatel'no vychitaetsya protonnaya sostavlyayushaya. Krome togo, esli nam trebuetsya vosstanavlivat' invariantnuyu massu, to nam nuzhno pravil'no uchest' i vnutrennee dvizhenie nuklonov v yadre (fermi-dvizhenie): ved' eto dvizhenie, esli ego ne uchest', povlechet za soboi iskazhenie i kinematiki konechnyh chastic. Imenno podrobnomu izlozheniyu metodiki etogo ucheta posvyashena znachitel'naya chast' stat'i. Metodika dostatochno neprostaya, i budem nadeyat'sya, chto eksperimentatory ne oshiblis' gde-to po puti.

Da, i eshe kraine vazhnaya vesh': analogichnyi rezonans nashli i nashi uchenye (eksperiment DIANA v ITEFe), i o nem uzhe bylo dolozheno na otdelenii yadernoi fiziki sessii RAN v dekabre 2002 goda. Soobshenie budet opublikovano v sbornike konferencii, kotoryi vyidet v "Yadernoi Fizike".

Itak, zhdem dal'neishego progressa v etoi oblasti. Vpolne veroyatno, chto skoro shkol'nye uchebniki pridetsya podkorrektirovat': ved' govorit', chto protony sostoyat iz kvarkov uzhe budet nel'zya.

Publikacii s klyuchevymi slovami: kvarki - barion - fizika elementarnyh chastic Publikacii so slovami: kvarki - barion - fizika elementarnyh chastic

Sm. takzhe: Podtverzhdennaya precessiya myuonov ostaetsya neob'yasnimoi Svyaz' kvarkov s kosmosom: dvenadcat' nauchnyh voprosov dlya novogo veka Publichnaya lekciya laureata Nobelevskoi premii: Rozhdenie tvorcheskih idei Precessiya myuonov otkryvaet dver' v supersimmetrichnuyu Vselennuyu? Slishkom tyazhelyi Higgs Narushenie chetnosti pri elektron-elektronnyh vzaimodeistviyah Pentakvark, opyat' pentakvark? Vse publikacii na tu zhe temu >>