研究者は神秘的で奇妙なパリーを収集します

大阪大学の科学者は、奇妙な非常に不安定な粒子を生成し、その質量を決定する粒子加速器実験に参加しました。 これは、超高密度中性子星の内部の仕組みをよりよく理解するのに役立つ可能性があります。

素粒子物理学の標準モデルでは、ほとんどの粒子は、クォークと呼ばれる 6 種類の基本的なエンティティのグループで構成されていると述べています。 しかし、まだ多くの未解決の謎があり、そのうちの 1 つは Λ (1405)、奇妙だがつかの間のラムダ共鳴です。 以前は、アップ、ダウン、ストレンジの 3 つのクォークの特定の組み合わせであると考えられていましたが、その組成に関する洞察を得ることで、中性子星の非常に密度の高い物質に関する情報を明らかにすることができます。

現在、大阪大学の研究チームは、K を^– 中間子と陽子を調べ、それらを合わせた質量 (質量と幅) を決定します。 K の文字^– 中間子は、ストレンジ クォークと反クォークを含む負に帯電した粒子です。

重陽子核内で起こる、K- (緑色の円) とプロトン (濃い青色の円) の融合による Λ (1405) の合成に使用される反応の概略図。 クレジット: 野見浩之

私たちが慣れ親しんでいる物質を構成する最も一般的な陽子には、2 つのアップ クォークと 1 つのダウン クォークがあります。 研究者たちは、Λ(1405) を K の一時的な結合状態と考えるのが最善であることを示しました。^– 3クォーク励起状態とは対照的に、中間子と陽子。

で最近発表された研究では、 物理文字 b、グループは彼らがJ-PARC加速器で行った実験について説明します。 K^– 中間子は、それぞれが 1 つの陽子と 1 つの中性子を含む重水素ターゲットで発射されました。 成功した反応では、A.J^– 中間子は中性子を放出し、中性子は陽子と融合して目的の Λ (1405) を生成します。 Kの束縛状態の形成^– 中間子と陽子は、中性子がいくらかのエネルギーを運ぶためにのみ可能でした」と研究著者の井上健太郎は述べています。

奇数バリオン Λ (1405) と呼ばれ、物質の進化の模式図。 クレジット: 野見浩之

Λ (1405) について科学者を困惑させていた 1 つの側面は、アップ クォークの約 40 倍の重さのストレンジ クォークを含んでいるにもかかわらず、全体の質量が非常に軽いことでした。 実験中、研究者チームは、崩壊生成物の挙動を観察することにより、Λ (1405) の複素質量を測定することに成功しました。

(上) 測定された反応断面積。 横軸はKとプロトンの衝突反動エネルギーを質量換算したもの。 大きな反応イベントは、K- と陽子の質量の合計よりも低い質量値で発生します。これは、それ自体が Λ(1405) の存在を示しています。 散乱理論によって測定されたデータが再現されました (実線)。 (下) K分布^– 陽子散乱の振幅。 二乗すると、これらは反応断面積に対応し、一般に複素数になります。 計算値は測定データに対応します。 実部（実線）がゼロを超えると、虚部の値が最大値になります。 これは共鳴状態の典型的な分布であり、複素質量を定義します。 矢印は実部を示します。 クレジット: 2023 年、野見浩之、ポールポジション Λ (1405) d (K) で測定^–、n) πΣ反応、 物理文字 b

「この種の研究の進歩が、地球の中心にある超高密度物質のより正確な説明につながることを期待しています。[{” attribute=””>neutron star,” says Shingo Kawasaki, another study author. This work implies that Λ(1405) is an unusual state consisting of four quarks and one antiquark, making a total of 5 quarks, and does not fit the conventional classification in which particles have either three quarks or one quark and one antiquark.

This research may lead to a better understanding of the early formation of the Universe, shortly after the Big Bang, as well as what happens when matter is subject to pressures and densities well beyond what we see under normal conditions.

Reference: “Pole position of Λ(1405) measured in d(K−,n)πΣ reactions” by S. Aikawa, S. Ajimura, T. Akaishi, H. Asano, G. Beer, C. Berucci, M. Bragadireanu, P. Buehler, L. Busso, M. Cargnelli, S. Choi, C. Curceanu, S. Enomoto, H. Fujioka, Y. Fujiwara, T. Fukuda, C. Guaraldo, T. Hashimoto, R.S. Hayano, T. Hiraiwa, M. Iio, M. Iliescu, K. Inoue, Y. Ishiguro, S. Ishimoto, T. Ishikawa, K. Itahashi, M. Iwai, M. Iwasaki, K. Kanno, K. Kato, Y. Kato, S. Kawasaki, P. Kienle, Y. Komatsu, H. Kou, Y. Ma, J. Marton, Y. Matsuda, Y. Mizoi, O. Morra, R. Murayama, T. Nagae, H. Noumi, H. Ohnishi, S. Okada, Z. Omar, H. Outa, K. Piscicchia, Y. Sada, A. Sakaguchi, F. Sakuma, M. Sato, A. Scordo, M. Sekimoto, H. Shi, K. Shirotori, D. Sirghi, F. Sirghi, K. Suzuki, S. Suzuki, T. Suzuki, K. Tanida, H. Tatsuno, A.O. Tokiyasu, M. Tokuda, D. Tomono, A. Toyoda, K. Tsukada, O. Vazquez-Doce, E. Widmann, T. Yamaga, T. Yamazaki, H. Yim, Q. Zhang and J. Zmeskal, 20 December 2022, Physics Letters B.
DOI: 10.1016/j.physletb.2022.137637

The study was funded by the Japan Society for the Promotion of Science, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology.