Η διάσπαση των Β μεσονίων γίνεται με ένα νέο τρόπο

Από σελίδα του PhysicsWeb, 2 Απριλίου 2003

Μια διεθνής ομάδα φυσικών έχει παρατηρήσει Β μεσόνια να διασπώνται σε ζεύγη βαρυονίων χρησιμοποιώντας για πρώτη φορά τον ανιχνευτή Belle στο εργαστήριο KEK στην Ιαπωνία. Αυτό το αποτέλεσμα διακρίνεται μεταξύ των διαφορετικών μοντέλων για την αποσύνθεση των μεσονίων Β που υπάρχουν αυτήν την περίοδο (N Gabyshev et al. 2003 Phys. Rev. Lett 90 121802).

Τα μεσόνια Β είναι σωματίδια που αποτελούνται από ένα "bottom" κουάρκ ή αντικουάρκ μαζί με ένα άλλο ελαφρύτερο κουάρκ ή αντικουάρκ. Τα μεσόνια Β έχουν παρατηρηθεί πριν να διασπώνται προς διάφορους συνδυασμούς βαρυονίων - σωματίδια που περιέχουν τρία κουάρκ - και άλλων μεσονίων, αλλά ποτέ σε δύο βαρυόνια. Η συνεργασία Belle έχει παρατηρήσει τώρα τα μεσόνια Β να διασπώνται σε αντιπρωτόνια και ένα βαρυόνιο λάμδα Λ_c⁺. Αυτό το σωματίδιο περιέχει ένα up (πάνω), ένα down (κάτω) και ένα charm (γοητευτικό) κουάρκ.

Υπάρχουν τρία, αυτήν την περίοδο, αποδεκτά μοντέλα για την αποσύνθεση των μεσονίων Β σε ένα Λ_c⁺ και ένα  αντιπρωτόνιο. Οι προβλέψεις των μοντέλων διαφέρουν σε μια τάξη μεγέθους και το πείραμα Belle είναι σε θέση να τα διακρίνει μεταξύ τους.

Ένα στοιχειώδες σωμάτιο μπορεί να διασπαστεί σε ορισμένα ελαφρύτερα σωματίδια. Τα περισσότερα σωμάτια μπορούν να διασπαστούν με αρκετούς διαφορετικούς τρόπους, που οδηγούν στην παραγωγή ενός συγκεκριμένου συνόλου σωματιδίων. Το κλάσμα του χρόνου που ένα σωματίδιο αποσυντίθεται μέσω ενός συγκεκριμένου τρόπου είναι γνωστό ως "διακλαδιζόμενο" μέρος. Οι ερευνητές μέτρησαν αυτό το μέρος για την αποσύνθεση του μεσόνιου Β σε ένα αντιπρωτόνιο και ένα Λ_c⁺.

Η ομάδα βρήκε μια τιμή περίπου 2.19 Χ 10 ^-5 για την αποσύνθεση σε δύο σωμάτια του μεσόνιου Β. Αυτό το μέρος είναι περίπου μία τάξη μικρότερη από μια αποσύνθεση σε τρία σωματίδια, κάτι που δείχνει ότι ένα από τα τρία μοντέλα, το μοντέλο των "πόλων" είναι σωστό.

Η σύγκρουση ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου παράγει Β και αντι-Β μεσόνια.

Το σωματίδιο αυτό είναι το δεύτερο βαρύτερο μέλος της ομάδας των μεσονίων. Οι διασπάσεις του μπορούν να δώσουν απαντήσεις στο πρόβλημα της κυριαρχίας της ύλης, έναντι της αντιύλης, που παρουσιάζεται στο σύμπαν.

Ένας ανιχνευτής ο BaBar, που άρχισε να λειτουργεί από το 1999, έχει συλλέξει αρκετά στοιχεία για το μεσόνιο Β. Τα ουδέτερα Β μεσόνια καθώς και τα αντι-Β θα παράγονται στις συγκρούσεις ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων (αντι-ηλεκτρονίων). Το ουδέτερο B μεσόνιο αποτελείται ένα αντι-bottom κουάρκ  και ένα down κουάρκ ενώ το ουδέτερο αντι-Β μεσόνιο αποτελείται από ένα bottom κουαρκ κι ένα αντι-down.

Τα μεσόνια αυτά εν συνεχεία αποσυντίθεται σε  άλλα ασταθή σωματίδια με μικρές διαφορές μεταξύ τους. Οι επιστήμονες ψάχνουν αυτές τις διαφορές για να πάρουν μια καθαρότερη εικόνα γιατί η φύση συμπεριφέρεται μονόπλευρα ως προς την παρουσία της ύλης.

Το πείραμα ονομάζεται "BaBar" επειδή σχετίζεται με τα B και αντι-Β μεσόνια. Επειδή ο φυσικός όρος για τα αντι-Β-μεσόνια είναι Β-bar, οι φυσικοί αποφάσισαν να ονομάσουν το πείραμα "BaBar."