أوبسيلون ميزون

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

ميزون أبسيلون ( ϒ ) هو حالة كواركونيوم (أي ميزون عديم النكهة ) يتكون من كوارك سفلي وجسيمه المضاد .

اكتُشف هذا العنصر بواسطة فريق تجربة E288 ، بقيادة ليون ليدرمان ، في مختبر فيرميلاب عام 1977. [ 1 ] [ 2 ] ويبلغ عمره الافتراضي 10 ...1.21 × 10 −20 ثانية  وكتلة حوالي9.46 جيجا إلكترون فولت/ c 2  في الحالة الأرضية.

ملخص

بنية الكوارك لميزون أبسيلون

هناك العديد من أنواع البوتومونيوم المعروفة ، ولكن تلك التي تتولد بواسطة الإلكتروناتهـ +تصادم الحزم (أو تصادمات البروتون والنواة التي تتحلل إلى μ +μ −تُعرف الجسيمات + X عمومًا باسم ميزونات أبسيلون. [ 3 ] [ 4 ]

وبالتالي، من بين أنواع البوتومونيوم المرتبطة ، تُعرف رنينات الحالة S الثلاثية [ أ ] [ ب ] باسم أبسيلون، وتُخصص لها الرموز المختصرة ϒ (S1)، ϒ (S2)، ϒ (S3)، إلخ، [ ج ] حيث تمثل الأرقام 1 و2 و3 العدد الكمي الرئيسي n . [ 5 ] [ د ]

بدلاً من ذلك، يُستخدم الرمز الذي يُحيط بالكتلة المقاسة بوحدة MeV/ c² ، على سبيل المثال ϒ (10860). [ 6 ] [ 7 ] وبالمعنى الضيق، يُشير مصطلح "جسيم أبسيلون" تحديدًا إلى ϒ (1S). [ 9 ]

كما يتضح من بنية الكوارك الخاصة به ، فإن ميزون أبسيلون لا يحمل أي شحنة أو نكهة، وله إيزوسبين 0 .

ينبغي أن تكون كتلة حالة الدوران الصفري أخف بنسبة تتراوح بين 0.1% إلى 1% وفقًا للديناميكا اللونية الكمومية .

اكتشاف

توصل فريق تجربة ليدرمان E288 في مختبر فيرميلاب إلى اكتشاف أولي للرنين عند9.5 جيجا إلكترون فولت  / ثانية في نوفمبر 1976، لكنهم كانوا أكثر تحفظًا في الإعلان عنها لأنهم أعلنوا سابقًا قبل الأوان عنحدث رنين بطاقة 6 جيجا إلكترون فولت  / ثانية (والذي كانوا يخططون لتسميته أبسيلون؛ انظر أوبس-ليون ) باستخدام معداتهم في ثنائي الإلكترون ( e +e −الوضع )، لم يثبت هذا الاكتشاف صحته، ولم يكن من الممكن تأكيده في نهاية المطاف. [ 10 ] [ 1 ] [ 11 ] ومع ذلك، بعد تحويل معداتهم إلى ثنائي الميون ( μ−μ +) الوضع مع زيادة الحساسية بمقدار 100 مرة، بدأوا القياس في مايو 1977 وأكدوا بوضوح وجود قمم الرنين عند 9.4/9.5. 10.10.4 جيجا إلكترون فولت  / ثانية (انظر §  حالات الرنين تحت S1، S2، S3) [ هـ ] [ 12 ] [ 1 ] تم التحقق من هذه القمم بواسطة الفريق الألماني باستخدام حلقة تخزين DORIS التابعة لمركز DESY . [ 8 ] [ 13 ]

كان جسيم الأبسيلون أول جسيم يحتوي على كوارك سفلي يتم اكتشافه لأنه أخف جسيم يمكن إنتاجه دون جسيمات ضخمة إضافية. [ f ]

حالات الرنين

ϒ (1S)

الكتلة المقاسة عند9 460 .30 ± 0.26  MeV/ c 2 ( مختبر لورانس بيركلي الوطني ، مجموعة بيانات الجسيمات، 2008) [ 15 ]

عمر افتراضي يبلغ حوالي > 10 −20 [ 17 ] محسوب من عرض الطاقة المقاس إلى1.21 × 10 −20  ثانية . [ 18 ] [ 20 ]

تتنوع أنماط الاضمحلال، حيث يحدث اضمحلال أزواج الإلكترونات ، وأزواج الميونات ، وأزواج التاوونات (جميع اضمحلالات الليبتونات الثلاثة) بنسبة 2.5% لكل منها. [ 15 ]

يمكن حساب العمر القصير ( τ ) من الصيغة المعتادة τ Δ E = ħ ، لذلك في الأقسام اللاحقة، سيتم تجنب سرد الأعمار.

ϒ (2S)

الكتلة المقاسة عند10.023 26 ± 0.000 31  GeV/ c 2 . [ 21 ]

وهنا أيضاً، تتنوع أنماط الاضمحلال، حيث تتحلل إلى جسيم ϒ (1S) وزوج من البيونات المشحونة، بنسبة 20% تقريباً من الوقت، وإلى جسيم ϒ (1S) وزوج من البيونات المتعادلة ، بنسبة 10% تقريباً، وإلى أزواج من الليبتونات (e، μ، τ)، بنسبة 2% تقريباً لكل منها. [ 21 ]

أرجأ مصنع B في مسرع PEP-II التابع لمختبر SLAC إنهاء عملياته لمدة شهرين لإجراء تجارب بدءًا من فبراير 2008 لتوليد جسيمات ϒ (2S) و ϒ (3S) (انظر أدناه). وبينما كانت البيانات لا تزال قيد التحليل الكامل، أعلن الفريق في خريف عام 2008 عن اكتشافهم لحالة القاع ذات اللف المغزلي 0 للبوتومونيوم، والتي تُقابل حالة اللف المغزلي 1 لجسيم ϒ (1S). وكان فرق الكتلة المنشور مع ϒ (1S) هو71.4 +2.3 −3.1 ±2.7  ميغا إلكترون فولت/ c 2 . [ 22 ]

ϒ (3S)

الكتلة المقاسة عند10.3552 ± 0.0005  GeV/ c 2 [ 23 ]

ومرة أخرى، تتحلل الجسيمات بشكل متنوع إلى Υ(2S) + X (مثل أزواج البيون)، بنسبة 10% تقريبًا، وΥ(1S) + X (مثل أزواج البيون)، وكذلك أزواج الليبتونات (μ، τ)، بنسبة 2% تقريبًا لكل منهما، لكن تحلل e + e ^ نادر جدًا. [ 23 ]

ϒ (4S)

ويسمى أيضاً ϒ (10580)10.5794 ± 0.0012  GeV/ c 2 [ 24 ]。

يتحلل بشكل شبه كامل (>  96٪) إلى أزواج من ميزونات B ، بنسبة تقارب 50% بين الأزواج المشحونة والأزواج غير المشحونة. [ 24 ]

لذا، يُعد نمط الرنين ϒ (4S) ذا أهمية بالغة في أبحاث ميزون B ، وقد أجرت العديد من مصانع B أبحاثًا في هذا المجال (حتى عام 1999 تقريبًا) . [ 25 ]

ϒ (10860)

يُطلق عليه أيضًا Y(5S). [ 6 ] الكتلة المقاسة لـ10.865 ± 0.008  GeV/ c 2 [ 7 ]

نمط الاضمحلال الرئيسي إلى أزواج ميزون B فقط أو مع 1 أو 2 بيون، حوالي 60% من الوقت، وإلى أزواج ميزون B الساحرة، حوالي 20% من الوقت. [ 7 ]

في هذا التقرير البياني لعام 2008، تم الكشف عن ميزون B الغريب ( B).تم الإبلاغ مبدئيًا عن اضمحلال s . [ g ] [ 7 ] كما تم تجاوز عتبة الطاقة بواسطة مسرعKEKBاليابانيBelleB دراسة اضمحلال ميزون B الغريب. [ 6 ] أدت نجاحات أبحاث Y(4S) إلى ظهور دراسة Y(5S) عند مستويات إضاءة أعلى منذ حوالي عام 2008. [ 6 ]

ϒ (11020)

الكتلة المقاسة عند11.019 ± 0.008  GeV/ c 2 . [ 26 ]

أنماط الاضمحلال غير واضحة باستثناء نسبة صغيرة من اضمحلالات أزواج الإلكترونات، وذلك اعتبارًا من عام 2008. [ 26 ]

انظر أيضاً

ملاحظات توضيحية

  1. ↑ حالة S هي الزخم الزاوي المداري L = 0.
  2. ↑ مع إجمالي الدوران S = 1، فإن التعددية 2 S + 1 = 3، أي ثلاثية.
  3. ↑ أو أبسيلون (S1)، مكتوبة.
  4. ↑ يشرح سوداريسان من حيث الترميز الطيفي القياسي ( رمز المصطلح ) المعبر عنه بـ 2 S +1 L J ، حيث S هو الدوران الكلي، و2 S + 1 التعددية 3 (ثلاثية)، والزخم الزاوي المداري L = 0 ممثل بـ "S" لحالة S، و J هو العدد الكمي للزخم الزاوي الكلي 1.
  5. ↑ كانوا يشيرون إلى القمم الثلاث في ذلك الوقت بالاختصار ϒ ، و ϒ (أوبسيلون برايم)، و ϒ (أوبسيلون دبل برايم). [ 8 ]
  6. ↑ كما ركز فريق ليدرمان على تجارب حزم الليبتونات (اضمحلال ثنائي الإلكترون أو ثنائي الميون)، حتى أنه أعاد تأكيد جسيم J/ ψ الذي تم اكتشافه في مختبر SLAC . فضلت فرق أخرى إجراء تجارب على حزم الهادرونات في ذلك الوقت، "لم تكن التقنيات اللازمة لإجراء تجارب على حزم الهادرونات متوفرة ببساطة"، كما ذكر الفيزيائي جوزيف لاش من مختبر فيرميلاب. [ 14 ]
  7. ↑ مع علامة النجمة (*).

مراجع

الاقتباسات

  1. 1 2 3 يوه (1998) ، ص 29.
  2. ↑ هوديسون، ليليان ؛ كولب، أدريان دبليو ؛ ويستفال، كاثرين (2009). "الفصل 7. جنة المستخدم 1968-1972. الطريق إلى أبسيلون / اكتشاف أبسيلون، فبراير 1977 - يونيو 1977" . فيرميلاب: الفيزياء، والحدود، والعلوم الضخمة . مطبعة جامعة شيكاغو. الصفحات  183، 189-193 . ISBN 9780226346250.
  3. 1 2 سونداريسان، منصور ك. (2017). "جسيمات أبسيلون" . دليل فيزياء الجسيمات . مطبعة سي آر سي. ص 421-422 . ISBN  978-1-4200-4205-4.
  4. ↑ كوتينغهام، دبليو. نويل؛ غرينوود، ديريك أ. (1998)، "الفصل 1. نظرة فيزيائي الجسيمات إلى الطبيعة" ، مقدمة إلى النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، مطبعة جامعة كامبريدج، ص 9، ISBN  9780521588324
  5. ↑ "يمكن تحديد حالة أوبسيلون (1S) ... أوبسيلون (4S) مع حالات الربط الثلاثية الدورانية من نوع الموجة S لنظام b b ". [ 3 ]
  6. 1 2 3 4 كينوشيتا، كاي (2009). "نتائج من ϒ (5S) في بيل: جمال غريب ووحوش أخرى" . في أستبري، آلان (محرر). التفاعلات الأساسية: وقائع معهد بحيرة لويز الشتوي الثالث والعشرين، بحيرة لويز، ألبرتا، كندا، 18-23 فبراير 2008. وورلد ساينتيفيك. ص 278. ISBN  9789814280945.
  7. 1 2 3 4 Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008), " ϒ (10860)" (PDF) , Physics Letters B , 667 (1 ) 
  8. 1 2 3 ليدرمان وتيريسي (2006) ، ص. 322.
  9. ↑ كما هو الحال مع أبسيلون، أبسيلون برايم، إلخ، أعلاه. [ 8 ]
  10. ^ ليدرمان وتيريسي (2006) ، ص. 321.
  11. ↑ هوديسون، كولب وويستفال (2009) ، ص 187-188.
  12. ^ ليدرمان وتيريسي (2006) ، ص. 320.
  13. ↑ هوديسون، كولب وويستفال (2009) ، ص 192.
  14. ↑ هوديسون، كولب وويستفال (2009) ، ص 181-182.
  15. 1 2 3 أمسلر، سي.؛ وآخرون (مجموعة بيانات الجسيمات) (2008)، " ϒ (1S)" (PDF) ، رسائل الفيزياء ب ، 667 (1) 
  16. ↑ داينتيث، جون؛ مارتن، إليزابيث أ. ، محرران (2010). "الجسيمات الأولية" . قاموس العلوم . مطبعة جامعة أكسفورد. ص 281. ISBN  9780199561469.
  17. ↑ أطول من J/ ψ . [ 16 ]
  18. ↑ كما هو موضح أدناه، يتم تحديد العمر الافتراضي بقسمة h /2 π = ħ =6.582 119 568 × 10 −16  eV⋅Hz −1 بواسطة عرض الطاقة المقاس "54.02 ± 1.25  كيلو إلكترون فولت " القيمة (منشورة من قبل مجموعة بيانات الجسيمات [ 15 ] ).
  19. ↑ وارن، كيفن؛ باوغر، كيت (13 يوليو 2017)، العلاقة بين عمر النصف وعرض الاضمحلال
  20. ↑ تنشر مصادر أخرى 1.21×10 −20 ، على سبيل المثال Warren & Baugher (2017) ، [ 19 ] على الرغم من أن تلك البيانات تشير بشكل أكثر تحديدًا إلى اضمحلال زوج الميون.
  21. 1 2 Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008), " ϒ (2S)" (PDF) , Physics Letters B , 667 (1 ) 
  22. ↑ شوارتزشيلد، بيرترام (1 سبتمبر 2008). "تم أخيرًا اكتشاف الحالة الأرضية لأيون البوتومونيوم". مجلة الفيزياء اليوم . 61 (9): 14-17 . Bibcode : 2008PhT....61i..14S . doi : 10.1063/1.2982108 .
  23. 1 2 Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008), " ϒ (3S)" (PDF) , Physics Letters B , 667 (1 ) 
  24. 1 2 Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008), " ϒ (4S) or ϒ (10580)" (PDF) , Physics Letters B , 667 (1 ). 
  25. ↑ ألكسان، روي (1999). "خلط الكواركات وانتهاك تناظر الشحنة الزوجية" . في: فيربل، توماس (محرر). تقنيات ومفاهيم فيزياء الطاقة العالية X. دوردريخت: كلوير أكاديميك بابليشرز. ص 574. ISBN  0-7923-5729-9.
  26. 1 2 Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008), " ϒ (11020)" (PDF) , Physics Letters B , 667 (1 ) 

فهرس