Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Коллаборация FINUDA сообщила о том, что ей удалось обнаружить следы тяжёлого гиперядра водорода
Коллаборация FINUDA сообщила о том, что ей удалось обнаружить следы тяжёлого гиперядра водорода.
Коллаборация FINUDA сообщила о том, что ей удалось обнаружить следы тяжёлого гиперядра водорода Λ6H.
Гиперядрами, поясним, называют те ядра, в состав которых, помимо протонов и нейтронов, включается как минимум один гиперон. Последний определяется как барион, содержащий не менее одного s-кварка, но лишённый c- и b-кварков.
Существование нейтроноизбыточного гиперядра, поисками которого занимались участники FINUDA, было предсказано ещё в 1963 году. Λ6H содержит четыре нейтрона, один протон и один Λ-гиперон (лямбда-гиперон, образованный u-, d- и s-кварками). Λ-гиперон связывает эту нестабильную ядерную систему, поднимая время её жизни до ~10–10 с (у «обычного» 5H время жизни более чем на десять порядков отличается от указанного в меньшую сторону).
Эксперимент FINUDA проводится на итальянском электрон-позитронном коллайдере DAΦNE. В результате столкновений электронов с позитронами здесь рождаются фи-мезоны, которые затем могут распадаться с формированием пар заряженных каонов К+ и К–. Полученные К–-частицы останавливаются в тонкой мишени, где проходит интересующая физиков реакция вида
К– + 6Li → Λ6H + π+. (1)
Образующиеся в ней положительно заряженные пионы π+ должны иметь импульс, примерно равный 252 МэВ/c, что — теоретически — позволяет отмечать те события, в которых появлялось искомое гиперядро.
Три события, которые физики соотнесли с образованием и распадом Λ6H, попали в красный прямоугольник. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters.)
Однако, рассматривая спектры пионов, учёные не сумели выделить пик у 252 МэВ/c, который можно было бы соотнести с Λ6H. Тогда к первому условию поиска добавили второе — необходимость одновременной регистрации π–-мезона, рождённого в слабом распаде
Λ6H → 6He + π–. (2)
Известно, что импульс этого отрицательно заряженного пиона должен составлять около 134 МэВ/c.
С введением дополнительного условия задача упростилась, и сотрудники коллаборации, обработав данные, собранные за пять лет, нашли три события, которые имели все признаки образования и распада тяжёлого гиперядра водорода. По этим трём экспериментальным точкам была рассчитана масса Λ6H (5 801,4 ± 1,1 МэВ) и его энергия связи (относительно системы 5H + Λ). Интересно, что величины энергии связи, определённые по реакции (1) и распаду (2), заметно отличались друг от друга; вероятнее всего, в первом случае образуется возбуждённое состояние Λ6H, а слабый распад, напротив, происходит из основного состояния.
Остаётся добавить, что результаты FINUDA вскоре будут проверены в аналогичных экспериментах в японском центре J-PARC, где исследователи собираются искать гиперядра Λ6H и Λ10Li. Уточнение данных по тяжёлому гиперводороду и прочим нейтроноизбыточным системам поможет скорректировать модели, встречающиеся в самых разных областях физики: такая информация пригодится, скажем, при установлении ограничений на уравнение состояния вещества в недрах нейтронных звёзд.
