ruen

Пентакварк

В статье Кварковые схемы сказано, что в силу внутренней геометрической неидеальности, то есть несуществования в трехмерном пространстве кварковых схем, в которых угловые расстояния в любой паре кварков были бы одинаковы, пентакварки нестабильны, и, значит, если и могут наблюдаться, то только в условиях наблюдения, далеких от нормальных. Следовательно, обнаружение пентакварков в практических экспериментах весьма затруднено.

Так и произошло: долгая драматическая история попыток обнаружить пентакварки в эксперименте привела к более-менее надежному успеху только в 2015 году, когда коллаборация LHCb объявила об обнаружении в экспериментах на БАК сразу двух пентакварков, Pc(4450)+ и Pc(4380)+. Обе частицы, разумеется, крайне нестабильны, и распадаются за 10-20 сек.

Кварковая схема пентакварка

Поскольку пентакварк наблюдается, значит в его кварковой схеме есть некоторая достаточная для его существования симметрия. Сочетание пяти кварков дает довольно сложную схему, для ее рассмотрения удобно представлять пентакварк комбинацией дикварка и трикварка. В осевых векторах схема пентакварка выглядит так:

Пенткварк в осевых векторах: трикварк+дикварк

Ось дикварка находится под углом около 35° к плоскости трикварка, и в проекции на плоскость трикварка дикварк смещен от оси ближайшего кварка трикварка на угол около 40°.

На первый взгляд, такая схема не симметрична. Симметрия становится очевидной, если рассматривать пентакварк в свойствах:

Схема пентакварка в свойствах

Конфайнмент пентакварка обеспечивается четырьмя кварками и одним антикварком. Ось материальностей дикварка (красный цвет осей, малиновый цвет стрелок) расположена перпендикулярно плоскости трикварка (синий цвет осей), векторы спина (голубой цвет стрелок) и заряда (желтый цвет стрелок) дикварка лежат в осевой плоскости трикварка. Один из двух векторов заряда дикварка совпадает с одним из трех векторов спина трикварка. В таком взаимном расположении дикварка и трикварка все силы углового отталкивания между однородными векторами, обеспечивающие наблюдаемость свойств частицы, взаимно уравновешены.

Стабильность схемы невелика по причине неустойчивого характера ее равновесия: в отличие от схем дикварка и трикварка, отклонения векторов от направлений равновесия приводят не к появлению компенсирующих сил, а наоборот, к дальнейшему усугублению расхождения, и, как следствие, быстрому распаду частицы.

Нетрудно видеть, что замена направлений векторных групп свойств кварков с правых на левые дает полностью аналогичную схему анти-пентакварка, состоящего из трех антикварков и одного кварка. В силу более низкой наблюдаемости антикварков в нашей Вселенной обнаружение анти-пентакварков является существенно более сложной задачей.

Изомерия пентакварка

Осевая симметричность схемы пентакварка определяет два типа изомерии:

  • полярная изомерия. Определяет два изомера: в "северном" дикварк сориентирован так, что его кварк находится над осевой плоскостью трикварка, а антикварк - под ней, в "южном" - наоборот.
    Полярная изомерия пентакварка
  • экваториальная изомерия. Обеспечивается вращением дикварка вокруг оси, перпендикулярной осевой плоскости трикварка. Определяет две группы по три изомера. В каждой группе три изомера отстоят друг от друга по повороту на 120°, изомерные группы смещены относительно друг друга на 180°.
    Экваториальная изомерия пентакварка

Изомерия типов ортогональна, таким образом каждый пентакварк имеет 12 изомеров.

Особенности свойств изомеров определяются тем, как пространственно сочетаются ароматы кварков, составляющих дикварк и трикварк, при относительных положениях дикварка и трикварка в данном изомере.

версия 1 от 15.08.2017 16:40 msk (актуальная)
 © 2017 inftoe@outlook.com