Новооткрити частици

[Малоум 2]

Почти сензация ...

https://megavselena.bg/seksakvark-tova-li-e-tamnata-materiya/

"Сексакварк: Това ли е тъмната материя?

След като десетилетия наред се търси математиката зад „лепилото“, държащо цялата материя заедно, физиците откриха странна хипотетична частица, която никога досега не се е появявала в нито един експеримент. Наричана сексакварк (sexaquark), странната частица с формата на кълбо е съставена от забавна подредба от шест кварка с различни характеристики.

Надеждите са сексакваркът в крайна сметка да обясни все по-лудата загадка на тъмната материя. А физиците са открили, че ако сексакваркът има определена маса, частицата може да живее вечно.

Почти всичко, което ни заобикаля е направено от миниатюрни частици, известни като кварки. Има шест от тях, на които са дадени малко странни имената – „нагоре“, „надолу“, „отгоре“, „отдолу“, „особено“ и „очарователно“. Видовете „нагоре“ и „надолу“ са най-леките от групата, което ги прави най-често срещаните. (Във физиката на частиците, колкото по-тежка е една частица, толкова по-голяма е вероятността да се разпадне на по-малки, по-стабилни неща.)

Протоните и неутроните в нашето тяло например, са съставени от трио на кварки; два кварка от вида „нагоре“ и един „надолу“ правят протон, а два „надолу“ и един „нагоре“ правят неутрон. Обяснението е, че поради сложния характер на силната сила, кварките наистина се свързват на групи от по три и това също е най-стабилната и най-често срещана конфигурация.

Понякога се създават частици, всяка от които се състои от двойка кварки; тези конгломерации са нестабилни и бързо се разпадат в нещо друго. Понякога може да получим и пет кварка заедно и да ги накараме да взаимодействат помежду си – за кратко – преди те също да се разпадат в нещо друго. И към днешна дата това са всички комбинации от кварки, които успяхме да произведем.

Но може да има и нещо по-странно.

След десетилетия проучване на силната ядрена сила, физиците откриха странна комбинация, която тепърва ще се появява в експериментите: подредба от шест кварка, състояща се от два „нагоре“, два „надолу“ и два „особени“ – това е сексакварк (sexaquark).

Теориите не предвиждат маса за сексакварк; тази стойност ще зависи от точното подреждане и взаимодействие на отделните кварки вътре в тази частица. А що се отнася до стабилността на сексакварк, изчисленията предполагат, че ако масата му падне под определен праг, тази частица ще бъде абсолютно стабилна завинаги, което означава, че никога няма да се разпадне. И ако масата е малко по-голяма от тази, но все пак под определен праг, тогава частицата ще се разпадне, но през толкова дълги времеви интервали, че може да се каже, че практически ще бъде стабилна завинаги.

Добре, но ако е стабилен, защо никога не сме виждали сексакварк?

Любопитно е, че диапазонът от стабилни маси за сексакварк пада под прага на онова, което могат да създадат много експерименти за сблъсък на частици. Тези инструменти са създадени за изучаване на много по-редки, много по-тежки, много по-подвижни частици. С други думи, сексакваркът може да се крие от полезрението на физиците, като просто е летял „под радара“ през всичките тези години.

Но сблъсъците на частици не са единственото място за получаване на сексакварки. Най-ранните моменти на Големия взрив с температури и налягания, достатъчно високи, за да изкопчат хелий и водород от сурова „супа“ от кварки. И тази „каша“ може би е заляла и нашия космос със сексакварки, заедно с всички по-познати субатомни частици.

Предварителните изчисления сочат, че ако сексакваркът е истинско нещо в правилния диапазон от маси, той би могъл да бъде произведен в огромно изобилие в ранната Вселена. И може да преживее онзи ад. В действителност, сексакварките все още може да съществуват, всъщност без да взаимодействат с нищо, без да се разпадат в нещо друго – просто съществуват, създавайки допълнителни гравитационни притегляния, поради своята маса.

Невидима частица, която залива Вселената и която взаимодейства само чрез гравитацията? Ами това е тъмна материя.

За да може сексакваркът да състави тъмна материя, той всъщност трябва да съществува. Това понастоящем е обект на дискусия, тъй като обектът никога не е забелязан при експеримент за сблъсък на частици. Но както видяхме по-рано, относително леката маса на сексакварк може да означава, че е успял да се промъкне незабелязано, просто защото не сме го търсили.

Но това започва да се променя. Детекторът BaBar в Националната ускорителна лаборатория SLAC в Калифорния е наистина добър в създаването на много комбинации от кварки, включително някои наистина тежки, които се разпадат в по-стабилни и по-разумни условия. BaBar също би трябвало да произведе в крайна сметка сексакварки, ако изобщо има такива.

В статия публикувана на 2 януари в базата данни на arXiv, се отчита най-новия резултат: няма следи от сексакварки. Но тази констатация е сигурна до ниво на доверие от само 90%. Това означава, че ако по-масивните и по-малко стабилни комбинации от кварки се разпадат в стабилни, те правят това много рядко, със скорост само 1 разпад на всеки 10 милиона.

Това изключва ли сексакварките като кандидати за тъмна материя? Не точно. Възможно е условията на ранната Вселена да позволят да се направят достатъчно сексакварки, които да могат да отчитат количеството тъмна материя, което според нас е във Вселената. Но досега резултатите все още не позволяват да се посочат сексакварките като обяснение на тъмната материя."

...

...

Това ще е доказателство, че ние "работим" само с инертна маса (тая, налична в познатите ни частици, изкуствено приравнена с гравитационната, а всъщност незабележимо малка при отделни частици), а с "гравитационна маса"  (ентропиен произход, подреждане на поле в структури) работи и за създаване на макро - структурата  в едрите мащаби.

...

[Малоум 2]

Ето, че и в офнюз отпечатаха статията.

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Tamnata-materiia-mozhe-da-se-e-obrazuvala-ot-heksakvark-D-2380-cha_146295.html

Тъмната материя може да се е образувала от хексакварк D* (2380), частица, открита през 2014 г.

Знаем, че тъмната материя съществува благодарение на нейното взаимодействие чрез гравитацията с обикновената материя. Кредит: Университета на Йорк.

Има много косвени доказателства за съществуването на тъмна материя, но директното й откриване все още е неуспешно, въпреки световните опити да се направи това от години. За 85% от цялата материя във Вселената се казва, че се състои от тъмна материя, но големият въпрос е: каква е тази мистериозна частица, която е толкова неуловима?

Двама учени от Йоркския университет, Михаил Башканов (Mikhail Bashkanov) и Даниел Уотс (Daniel Watts), сега мислят, че са намерили частицата и тя е позната от шест години! Това е частицата, наречена D * (2380) - чете се D звезда 2380), така наречения хексакварк, частица, която се състои от шест кварка. Открита е още през 2014 г. с помощта на синхротрона Cooler Synchrotron (COZY) в Германия, резонанс, който се появи от сблъсъци на протони и неутрони с енергия от 2.38 GeV (виж графиката по-долу).

Всеки протони и неутрони се състоят от три кварка, нечетно число, което ги определя като бариони (частиците с четен брой кварки, като мезоните, принадлежат към бозоните). Ако може да се комбинират протони и неутрони, се получава частица от шест кварка, която се нарича хексакварк. И изследоватете успяха да го направят, само че това бе много кратък резонанс. Съществуването на D* вече бе предложено през 1964 г. от Фрийман Дайсън, физикът, който наскоро почина.

D* резонансът, наблюдаван в COZY. Кредит: COZY Collaboration.

Наскоро излезе специализирана статия на двамата физици от Йорк, в която те твърдят, че макар хексакваркът D* да е известен като краткотрайна частица, той може да се е групирал малко след Големия взрив в Бозе-Айнщайнов кондензат, форма, споменавана още като "петото състояние на агрегация" (като допълнение към твърдо, течно, газово и плазмено състояние на материята).

В тази форма D* хексакварките, които са бозони заради четния им брой кварки, могат да съществуват дълго време. Изчисленията на Башканов и Уотс показват, че количеството D* хексакварки, произведено малко след Големия взрив, е достатъчно за образуването на тъмната материя във Вселената. С това обяснение не е необходимо да се преминава към нова физика извън Стандартния модел, защото хексакварките D * съответстват на този Стандартен модел, който описва елементарните частици и естествените сили между тях.

^{Шест кварка заедно и се получава хексакварк.}

Наистина ли това е решението?

Големият въпрос, разбира се, е дали хексакварките D* (2380) всъщност обясняват тъмната материя, дали 85% от цялата материя във Вселената се състои от области на Бозе-Айнщайнов кондензат от тази екзотична частица?

Може би трябва да сме малко предпазливи по този въпрос.

Въпросът е например дали една частица, която се появява в наблюденията като много нестабилна частица, която се разпада за по-малко от секунда (около 10 ^ -23 сек.), всъщност може да възникне в стабилна форма като Бозе-Айнщайнов кондензат.

Това е хипотетично и никога не е наблюдавано. Освен това хексакварките, подобно на протона, от който произхождат, са заредени частици (протоните са положително заредени, неутроните са неутрални).

Тогава определено вече не може да говорим за тъмна материя, защото тя не реагира чрез електромагнитно взаимодействие. Бозе-Айнщайнов кондензат от хексакварки, които съставляват 85% от масата на Вселената, би трябвало да бъде много по-лесен за наблюдение.

Освен хексакварките има и други екзотични форми на кварки, като тетракварки (четири кварка) и пентакварки (пет кварка). Не биха ли могли тетракварките (също с четен брой кварки) да образуват Бозе-Айнщайнов кондензат?

Източник: University of York, Darkmatterenergy 

...

...

Всяка резонансна частица се открива, защото има маса различна от сумарната маса на частиците поотделно. За изключително краткото си време на съществуване, което зависи от околните полета - има Обвивка и се държи (движи) като едно цяло. Принципно, всяка промяна "геометрията" на обвивката ще показва нова маса и това се свързва с "влияние" на/върху гравитация!

...

 

[Малоум 2]

Ето още една резонансна частица - тя се държи като едно цяло за кратко време:

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Otkriha-nova-ekzotichna-chastitca-v-Golemiia-adronov-kolajder_152780.html

Откриха нова екзотична частица в Големия адронов колайдер

Илюстрация на тетракварк, съставен от два чаровни кварка и два чаровни антикварка, открити за първи път от колаборацията LHCb в CERN. Кредит: CERN

Физиците, работещи с детектора LHCb, откриха нов тип тетракварк, който се състои от два чаровни кварка и два чаровни антикварка.

Това откритие ще помогне на учените да разберат по-добре как кварките - компоненти на протони, неутрони и други елементарни частици - се свързват помежду си, пише сайтът на Европейската организация за ядрени изследвания (CERN)

Резултатите са публикувани в сайта за препринти arXiv.

„Частиците от четири кварка със сигурност са екзотика, а този, който току-що открихме, е първият, който се състои от четири тежки кварка от един и същи тип: два чаровни кварка и два чаровни антикварка“, коментира Джовани Пасалева (Giovanni Passaleva), говорител на колаборацията LHCb. „По-рано, в рамките на LHCb и други експерименти, наблюдавахме тетракварки само с два тежки кварка и никога - с повече от два кварка от един и същи тип.“

Според Стандартния модел - теория, която описва повечето взаимодействия на всички елементарни частици, които сега са известни на науката - съществуват три групи частици: кварки, лептони и калибровъчни бозони. Ядрата на атомите на всички вещества са съставени от кварки. Те се държат заедно от носителите на силно взаимодействие - глюоните.

На всеки кварк съответства негов аналог от антиматерия - антикварк. Всички кварки са разделени на шест вида ("аромати") - долен, горен, странен, чаровен, дънен, върховен.

Преди се смяташе, че елементарните частици могат да се състоят само от два или три кварка. Частиците от един кварк и един антикварк се наричат мезони. Три кварка съставят барионите - протони и неутрони. Въпреки това през последните десет години физиците благодарение на Големия адронов колайдер откриват частици, които се смятат за екзотични - тетракварки и пентакварки.

В нов анализ на данните, получени по време на първите два цикъла сблъсъци в Големия адронен, физиците от LHCb попадат на следи от съществуването на друг нов тетракварк. Според учените, в него глуоните свързват две двойки чаровни кварки и  антикварки.

Новият тетракварк е наречен X (6900), като числото се отнася до неговата маса от 6900 MeV/c ² (6,9 GeV/c ²). X обозначава факта, че физиците на LHCb все още не са сигурни в основните свойства на частицата, включително нейния спин, паритет и съдържание на кварки.

Доказателството за тетракварка X (6900) идва от пик в спектъра на разпределение на масите на двойки J/ψ частици, получени при сблъсък на протони-протони в LHC. Пикът има статистическа значимост над 5σ, което се счита за откритие във физиката на частиците. Пикът е центриран около 6,9 GeV/c ² , в рамките на 5,8–7,4 GeV/c ² масов диапазон, предвиден за тетракварк, състоящ се от два чаровни кварка и два чаровни антикварка.

В същото време учените все още не разбират напълно, както и при откритите по-рано тетракварки, дали новата частица е „истински тетракварк“, тоест система от кварки, здраво свързани помежду си, или двойка двукваркови частици, които образуват заедно някакво подобие на молекула благодарение на слабото взаимодействие. Но във всеки случай новият тетракварк ще помогне на теоретиците да тестват моделите на квантовата хромодинамика - теорията на квантовите полета, която описва силното взаимодействие на елементарни частици, смятат от CERN.

Източник: LHCb discovers a new type of tetraquark at CERN, PhysicsWorld

...

...

[Малоум 2]

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Fizitci-sa-otkrili-dokazatelstva-za-sashtestvuvaneto-na-nova-elementar_163518.html

Физици са открили доказателства за съществуването на нова елементарна частица

Нов тип квантова частица, наречена неутрален фермион, може да е открита в материал изолатор. Кредит: Kai Fu for the Wu Lab, Princeton University

По дефиниция металите и изолаторите са много различни, но сега физици от Принстън случайно откриват неочаквано квантово поведение в изолатор, което се смяташе за характерно за металите. Находката предполага съвсем нов тип квантови частици, които екипът нарича неутрални фермиони.

Констатациите са публикувани в списание Nature.

По електрическа проводимост повечето материали могат да бъдат разделени на проводници, изолатори и полупроводници. Всички те имат различна вътрешна структура и са способни да провеждат електрически ток по различни начини. В проводниците подвижността на носителите на заряд е по-висока, така че електроните могат свободно да се движат вътре в материала. При изолаторите е точно обратното - поради голямото съпротивление движението на електрони в такива материали е трудно.

Заради това в металите, които са проводници, можете да наблюдавате явления, които не са характерни за изолаторите, като появата на квантови осцилации (трептения). Когато са изложени на магнитно поле при много ниски температури, електроните могат да преминат в квантово състояние, което предизвиква колебания в съпротивлението на материала. Това обаче не се случва при изолаторите, тъй като подвижността на електроните в тях е много ниска. 

Или поне така се смяташе досега през последните сто години. В новото изследване изследователите от Принстън за първи път случайно откриват квантови осцилации в изолатор.

В своето изследване авторите са използвали волфрамов дителурид (WTe₂), материал, който проявява свойствата на проводник в триизмерна форма и се превръща в изолатор при преминаване в двуизмерна форма, която наподобява структурата на графен. Авторите са получили еднослоен дителурид, поставили са го в магнитно поле и са наблюдавали появата на квантови осцилации в него.

Съвременните теории не обясняват това явление, но изследователите изтъкват собствена хипотеза. Те предполагат, че не електроните причинят такива трептения, а по-скоро силните взаимодействия може да създават нови квантови частици, принадлежащи към класа на фермионите, които проявяват наблюдавания ефект

Според изследователите, тъй като заредените частици не могат да се движат в изолатори (в такъв случай тези материали вече няма да са изолатори), тогава квантовите трептения трябва да се предизвикват от неутрални фермиони. Физиците не са намерили кандидати за тази роля сред известните частици, така че предполагат съществуването на нова квантова частица.

Справка: Landau quantization and highly mobile fermions in an insulator
Wang, P., Yu, G., Jia, Y. et al., Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03084-9

Източник: New quantum particle may have been accidentally discovered, New Atlas

Пояснения:

Всички елементарни частици са разделени на две групи:

1. взаимодействията между материалните частици се поддържат от частици, които се наричат "бозони" - в чест на индийския физик Сатиендра Нат Бозе (със спин 0, 1 и 2);
2. веществото във Вселената се образува от частици - "фермиони" в чест на Енрико Ферми (с полуцяло число спин, т.е. спин-1/2, или 3/2). Повече за различните частици може да прочетете в "Елементарните частици", "Бозоните и фундаменталните взаимодействия", "Стандартният модел на елементарните частици"

...

...

(Според мен това е проявление на силите с ентропиен произход - стават проявими заедно със силите от изпитващите магнитни полета. )

[Малоум 2]

Всичко което сме си мислили, че знаем, не е така. Но - знаем, че и това не е така... (Без етер* - нямат обяснение!)

https://www.youtube.com/watch?v=jo8CSlD_Elk

...

(още малко им трябва и ще открият ... хипотезата за непрестанен строеж на частиците и как се придобиват свойствата им още при раждането. След това ще оценят, като как - с промените на честотата на изпитващите полета, могат да се придобиват и "нови" свойства ... всъщност - нови състояния - промяна на скорост, форма, спин и др.)

...

[Шпага]

"За първи път се наблюдава частица, която има маса само когато се движи в една посока"

https://nauka.offnews.bg/fizika/za-parvi-pat-se-nabliudava-chastitca-koiato-ima-masa-samo-kogato-se-d-201268.html

"... ... ...

Когато се приложи магнитно поле към който и да е материал, енергийните нива на електроните в този материал се квантуват в дискретни нива, наречени нива на Ландау, обяснява Шао. Нивата могат да имат само фиксирани стойности, подобно на изкачването на стълби без малки стъпала между тях. Разстоянието между тези нива зависи от масата на електроните и силата на магнитното поле, така че с увеличаването на магнитното поле енергийните нива на електроните би трябвало да се увеличават със зададени стойности, базирани изцяло на тяхната маса - но в този случай това не се случва.

Използвайки мощния магнит във Флорида, изследователите наблюдават, че енергията на преходите на нивото на Ландау в кристала ZrSiS следва напълно различен модел на зависимост от силата на магнитното поле. Преди години теоретиците са нарекли този модел "закон на силата В2/3" - ключов признак на полудираковите фермиони.

За да разберат странното поведение, което са наблюдавали, експерименталните физици са си партнирали с теоретични физици, за да разработят модел, който описва електронната структура на ZrSiS. Те се фокусирали специално върху пътищата, по които електроните могат да се движат и пресичат, за да изследват как електроните в материала губят своята маса, когато се движат в една посока, но не и в друга.

"Представете си, че частицата е малък влак, ограничен в мрежа от релси, които са основната електронна структура на материала", обяснява Шао. "Сега, в определени точки релсите се пресичат, така че нашият влак с частици се движи по бързата си писта със скоростта на светлината, но след това се натъква на кръстовище и трябва да премине на перпендикулярна писта. Изведнъж той изпитва съпротивление, има маса. Всички частици са или енергия, или имат маса в зависимост от посоката на движението им по "релсите" на материала."

Анализът на екипа показа наличието на полудиракови фермиони в точките на пресичане. По-конкретно, те изглеждат безмасови, когато се движат по линеен път, но преминават към наличие на маса, когато се движат в перпендикулярна посока. Шао обяснява, че ZrSiS е слоест материал, подобно на графита, който се състои от слоеве въглеродни атоми, които могат да бъдат ексфолирани надолу в листове графен с дебелина един атом. Графенът е важен компонент в нововъзникващите технологии, включително батерии, суперкондензатори, слънчеви клетки, сензори и биомедицински устройства.

"Това е слоест материал, което означава, че щом разберем как да имаме еднослойно изрязване на това съединение, можем да използваме силата на полудираковите фермиони, да контролираме свойствата му със същата прецизност като графена", посочва Шао. "Но най-вълнуващата част от този експеримент е, че данните все още не могат да бъдат напълно обяснени. В това, което наблюдавахме, има много неразгадани загадки, така че именно за това работим, за да го разберем."

... ... ...

Интересно в случая е и това как поведението на тези частици може да се "стикова" със СТО Както е казано, че:

"Те изглеждат безмасови, когато се движат по линеен път, но преминават към наличие на маса, когато се движат в перпендикулярна посока." Значи в една инерциална система ще се движат със скоростта на светлината, а в друга инерциална система  същите тези частици ще са масови и съответно ще се движат с по-малка скорост. 

[Gravity]

Става дума за кавзи частици, които се движат в среда. Отправните системи и сто тук нямат значение.