Колаборація FINUDA повідомила про те, що їй вдалося виявити сліди важкого водню гиперядра

Колаборація FINUDA повідомила про те, що їй вдалося виявити сліди тяжкого гиперядра водню.

Колаборація FINUDA повідомила про те, що їй вдалося виявити сліди тяжкого гиперядра водню Λ6H.

Гиперядрами, пояснимо, називають ті ядра, до складу яких, крім протонів і нейтронів, включається як мінімум один гіперон. Останній визначається як баріон, що містить не менше одного s-кварка, але позбавлений c – і b-кварків.

Існування нейтроноизбыточного гиперядра, пошуками якого займалися учасники FINUDA, було передбачене ще в 1963 році. Λ6H містить чотири нейтрона, один протон і один Λ-гіперон (лямбда-гіперон, утворений u-, d – і s-кварками). Λ-гіперон пов’язує цю нестабільну ядерну систему, піднімаючи час її життя до ~10-10 с (у «звичайного» 5H час життя більше ніж на десять порядків відрізняється від зазначеного в меншу сторону).

Експеримент FINUDA проводиться на італійському електрон-позитронному колайдері DAΦNE. В результаті зіткнень електронів з позитронами тут народжуються фі-мезони, які потім можуть розпадатися з формуванням пар заряджених каонов К+ і К–. Отримані До–частинки зупиняються в тонкій мішені, де проходить цікавить фізиків реакція виду

До– + 6Li → Λ6H + π+. (1)
Утворюються в ній позитивно заряджені піони π+ повинні мати імпульс, приблизно дорівнює 252 Мев/c, що теоретично дозволяє відзначати ті події, в яких з’являлося шукане гиперядро.

Три події, які фізики співвіднесли з утворенням і розпадом Λ6H, потрапили в червоний прямокутник. (Ілюстрація з журналу Physical Review Letters.)

Однак, розглядаючи спектри півоній, вчені не зуміли виділити пік у 252 Мев/c, який можна було б співвіднести з Λ6H. Тоді до першого умові пошуку додали друге — необхідність одночасної реєстрації π–мезона, народженого в слабкому розпад

Λ6H → 6He + π–. (2)
Відомо, що імпульс цього негативно зарядженого півонії повинен становити близько 134 Мев/c.

З введенням додаткового умови завдання спростилася, і співробітники колаборації, обробивши дані, зібрані за п’ять років, знайшли три події, які мали всі ознаки утворення і розпаду важкого гиперядра водню. По цим трьом експериментальним точкам була розрахована маса Λ6H (5 801,4 ± 1,1 Мев) і його енергія зв’язку (щодо системи 5H + Λ). Цікаво, що величини енергії зв’язку, визначені по реакції (1) і розпаду (2), помітно відрізнялися один від одного; найімовірніше, в першому випадку утворюється збуджений стан Λ6H, а слабкий розпад, навпаки, відбувається з основного стану.

Залишається додати, що результати FINUDA незабаром будуть перевірені в аналогічних експериментах в японському центрі J-PARC, де дослідники збираються шукати гиперядра Λ6H і Λ10Li. Уточнення даних по важкому гиперводороду та іншим нейтроноизбыточным систем допоможе скоригувати моделі, що зустрічаються в самих різних областях фізики: така інформація стане в нагоді, скажімо, при встановленні обмежень на рівняння стану речовини в надрах нейтронних зірок.

Повна версія звіту колаборації FINUDA опублікована в журналі Physical Review Letters.

Підготовлено за матеріалами arXiv-препринти.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *