Дибарион

Дибарион — тип экзотического адрона, элементарная частица, представляющая собой связанное состояние двух барионов (шести кварков), и являющийся подтипом гексакварка, образованным при взаимодействии двух нуклонов.[1][2][3][4]

Единственным пока найденным дибарионом является d*(2380), открытый в 2014 году[4].

История

Идея существования связанных состояний двух барионов была выдвинута Ф. Дайсоном и Н.Сюонгом еще в 1964 г.[2]

В 1977 году было предположено о существовании H-дибариона, который, согласно расчётам, был бы стабилен и имел состав udsuds[5] .В 2011 году был экспериментально обнаружен резонанс с массой 2380 МэВ/с², позже определенный как гексакварковый дибарион d(2380)[6]. Это открытие стимулировало новые исследования в этой области. Так, в 2023 году ученые теоретически рассчитали существование дибариона, состоящего полностью из прелестных кварков Ωbbb.[3]

Экспериментальные и теоретические открытия

Экспериментальное обнаружение дибарионов представляет собой сложную задачу из-за их крайне малого времени жизни (для d(2380) это составляет 10^-23 секунд). В экспериментах используются следующие методы обнаружения:

  1. Метод недостающих масс: Тяжелые частицы от распада сверхузкого дибариона вылетают в узком угловом конусе. На этой особенности сверхузких дибарионов основан метод их экспериментального исследования, заключающийся в измерении спектра недостающих масс при регистрации рассеянного нуклона в совпадении с тяжелыми частицами от распада дибариона.[7]
  2. По угловому распределению: Метод идет вкупе с методом недостающих масс, который направлен на поиск квантовых чисел тяжелых частиц от распада дибариона, ориентируясь на их угловое распределение.[7]
  3. Столкновения в синхрофазотронах: В коллайдере происходят столкновения тяжелых ядер, в результате которых образуется большое количество адронов. Есть вероятность, что два бариона могут слиться в один дибарион.[8]

Часто для теоретического открытия дибарионов используется метод квантовой хромодинамики на решетке.

В настоящее время предсказаны некоторые дибарионы:

H-дибарион

В 1977 году ученые предположили о возможности существования мета стабильной частицы H-дибариона составом uuddss, который является результатом комбинации двух uds-гиперонов[5]. На самом деле, для его распада требуется время, более чем вдвое превышающее возраст вселенной. Частица может рассматриваться в качестве кандидата на барионную тёмную материю.[9][10]Несмотря на многочисленное количество экспериментов, найти H-дибарион не удалось.[8]

Прелестный дибарион

В 2023 году группа ученых предсказали существование прелестного дибариона D6b, который состоит из двух Омега-гиперон (Ωbbb). Считается, что его энергия должна быть в 40 раз выше чем у дейтрона.[3]а

d(2380)

d(2380) — это первый экспериментально подтверждённый дибарион. Он был открыт в 2014 году научной Коллаборацией WASA-at-COSY.

d(2380)
Состав Гексакварк (шесть кварков), связанное состояние двух барионов
Семья Адрон
Группа Экзотический адрон, Дибарион
Масса 2380 МэВ/c² (примерно на 90 МэВ ниже порога ΔΔ)
Время жизни ~10⁻²³ секунд
Каналы распада dπ⁺π⁻, dπ⁰π⁰, pnπ⁰π⁰, ppπ⁻π⁰[11]
Теоретически обоснована Предсказан в рамках моделей шестикварковых состояний
Обнаружена Коллаборация WASA-at-COSY (2014)[11]
Квантовые числа
Электрический заряд 0 (для канала dπ⁺π⁻)
Другие свойства
Кварковый состав uuddss? / Структура ΔΔ (uudd + uudd)

В 2011 году учёные сообщили о теоретическом доказательстве существования узкого резонанса в системе двух протонов и двух пионов (π-мезон) pp => ppπ⁰π⁰ при энергии пучка 1,215 ГэВ[12]

В 2014 году после сбора всей информации экспериментов, было объявлено об окончательном подтверждении. Резонанс наблюдался на детекторе WASA на синхротоне COSY в нескольких каналах распада: d => pnπ⁰, d => ppπ-π⁰, d => nnπ+π⁰[13][14]В 2021 году эксперимент подтвердился независимыми учеными.[15]

Несмотря на популярность гексакварковой теории модели d(2380), существует и вторая, которая рассматривает ее не как единую систему, а как слабосвязанную молекулу двух ∆-барионов.[16]

Значение в физике

Образование дибарионов в результате барион-барионных взаимодействий играет фундаментальную роль в понимании нуклеосинтеза Большого взрыва, в ядерных реакциях, в том числе в звёздной среде, и обеспечивает связь между ядерной физикой, космологией и астрофизикой.[3] Возможно влияние дибарионов на нейтронные звезды, предполагается, что дибарионы могут смягчать уравнение состояния вещества нейтронных звёзд.[17]

Примечания

  1. ↑ Hickman, Daniel. What is a Dibaryon? (амер. англ.). ChemistryViews (1 сентября 2015). Дата обращения: 7 декабря 2025.
  2. ↑ 1 2 Физики МГУ представили доказательства новой концепции ядерных сил. msu.ru. Дата обращения: 7 декабря 2025.
  3. ↑ 1 2 3 4 Evidence for the existence of a deeply bound dibaryon, built entirely from beauty quarks (англ.). Архивировано 23 апреля 2024. Дата обращения: 7 декабря 2025.
  4. ↑ 1 2 Fix.A.I, Viacheslav Gauzshtein, E.M.Darwish, B.I Vasilishin. Measurement of the tensor analyzing power component T 20 for the incoherent neutral-pion photoproduction on a deuteron (англ.) // Physical review C 106(2) : Научная статья. — 2022.
  5. ↑ 1 2 Jaffe. R.L. Perhaps a stable dihyperon (англ.) // Physical review letter : Научная статья. — 1977. — 31 января (т. 38, № 5). — С. 195—198.
  6. ↑ S.R. Beane, E. Chang, W. Detmold, B. Joo, H.W. Lin, T.C. Luu, K. Orginos, A. Parreno, M.J. Savage, A. Torok, A. Walker-Loud. Evidence for a Bound H-dibaryon from Lattice QCD (англ.) // Physical review letter. — 2011.
  7. ↑ 1 2 В. Л. Кашеваров, Е. С. Конобеевский, М. В. Мордовский, С. И. Поташев, В. М. Скоркин, Л. В. Фильков. Исследование образования сверхузких дибарионов в pd-взаимодействии // Краткие сообщения по физике Физического института им П. Н. Лебедева Российской Академии Наук. : Журнал. — 1998.
  8. ↑ 1 2 Ершов, Александр. Коллайдер не нашел странные дибарионы. N + 1 — главное издание о науке, технике и технологиях. Дата обращения: 7 декабря 2025.
  9. ↑ Oddball sexaquark particles could be immortal, if they exist at all. livescience.com (англ.). Архивировано 27 февраля 2020. Дата обращения: 7 декабря 2025.
  10. ↑ Gross, Christian; Polosa, Antonello; Strumia, Alessandro; Urbano, Alfredo; Xue, Wei. Dark matter in the standard model? // Physical review D. — 2018. — Т. 98, № 6.
  11. ↑ 1 2 Adlarson, P. et al. (WASA-at-COSY Collaboration) (2014). Evidence for a New Resonance from Polarized Neutron-Proton Scattering. Phys. Rev. Lett. 112 (20): 202301. arXiv:1402.6844. Bibcode:2014PhRvL.112t2301A. doi:10.1103/PhysRevLett.112.202301.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (номер статьи как номер страницы) (ссылка)
  12. ↑ "Evidence for a New Resonance from Polarized Neutron-Proton Scattering (англ.) // Phys. Rev. Lett. 106, 242302. — 2011.
  13. ↑ Measurement of the pn → ppπ⁰π⁻ reaction in search for the recently observed resonance structure in dπ⁺π⁻ systems // Phys. Rev. C 88, 055208. — 2013.
  14. ↑ On the History of Dibaryons and their Final Observation // Progress in Particle and Nuclear Physics, Vol. 93 (2017), pp. 195-242.. — 2021.
  15. ↑ Proof of the existence of the d*(2380) resonance state observed in neutron-proton scattering experiments (неопр.) // Physics Letters B, Vol. 817 (2021), 136290.. — 2021.
  16. ↑ Predictions for the d* dibaryon in a nonrelativistic chiral quark model (неопр.) // Nuclear Physics A, Vol. 928 (2014), pp. 73-80.. — 2014.
  17. ↑ G. Yang, J. Ping. Dibaryons in a constituent quark model and neutron stars (англ.) // Phys. Rev. D 99, 094035. — 2019.

Ссылки

Эта статья взята у (из) Википедия. Текст лицензируется по Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.