Физика элементарных частиц – открытия 1995 М.Г.Сапожников Объединенный институт ядерных исследований, Дубна Вклад странных кварков в электрический и магнитный. - презентация

1 Физика элементарных частиц – открытия 1995 М.Г.Сапожников Объединенный институт ядерных исследований, Дубна Вклад странных кварков в электрический и магнитный формфактор нуклона не равен нулю (A4, G0) Поляризация глюонов – мала (СOMPASS) Пентакварков (антидекуплета)– нет !? (JLAB) Пентакварки в нуклоне– есть ! (Дьяконов, Петров) Cтранность в аннигиляции нуклонов

2 Дэн Браун Ангелы и демоны Краткое содержание: Большой итальянский ученый, работающий в ЦЕРН, изобретает способ производства и хранения антивещества В ЦЕРНе его убивают, а антивещество похищают члены тайного ордена иллюминатов, которые хотят отомстить церкви за преследования ученых Для этого они решают взорвать Ватикан с помощью 1 мг антивещества во время выборов нового папы….

3 1995 – 9 antihydrogen atoms at CERN Относительная энергия антипротона и позитрона должна быть малой (

4 2003 г. – атомов антиводорода Практические применения антивещества Антивещество – идеальное топливо Ракета на Марс: m ракеты = 200 тонн m топлива = 1600 тонн M$ m антивещества < 600 mg Скорость получения антипротонов – p/c – p/год Надо – p 1 mg антивещества – 10 5 лет

5 Antiprotons at CERN 1959 – first extracted beam L.Montanet: At the 1956 Symposium, Blokhintsev was suggesting that the nucleon can be described by a pion cloud and a core with a radius given by the inverse mass of the K-meson Proc. LEAP-2000 conf.

6 1983 – LEAR LowEnergyAntiprotonRing Чистый пучок антипротонов – 100% (1-13%) Большая интенсивность – 10 6 c -1 (10 3 c -1 ) Диапазон импульсов 0-2 ГэВ/c Аннигиляция в покое – идеал для определения начального состояния –Жидкая мишень – 87 % S-wave –Газовая мишень – 42 % S-wave –Пониженное давление – 20 % S-wave Сильное нарушение правила Окубо-Цвейга- Иизуки

7

8 Правило Окубо-Цвейга-Иизуки (ОЦИ) Процессы с разрывными кварковыми линиями – подавлены c c d u J/ c c с с D D+D+

9 Наивная кварковая модель Процессы с разрывными кварковыми линиями – подавлены – насколько? s s d u s s s s K+K+ K-K- Открытие -мезона (1020) K + K BR= 83% (1020) + BR= 15% Дж.Цвейг, 1964 г. Почему нестранный мезон предпочитает распадаться на странные частицы?

10 Правило ОЦИ по Окубо Окубо: Процессы с разрывными кварковыми линиями – строго запрещены. Невозможно образовать мезон со скрытой странностью во взаимодействиях нестранных адронов Рождение во взаимодействиях нестранных адронов - только за счет примеси легких кварков. - не чистое (s s ) состояние

11 Массовые формулы m 1 =u, d ; m 2 =s ; m = = 2m 1 – b m K = = m 1 + m 2 – b m = 2/3 m 1 + 4/3 m 2 – b Линейная формула Гелл-Манна-Окубо 4 m K = 3 m + m % Векторные мезоны 4 m 2 K* = 3 m 2 + m % !! Выход: нет чистого октета и чистого синглета. Компонента октета с I=0 смешивается с компонентой синглета I=0 и образует реальные частицы и или и

12 Смешивание октет-синглет Реальные частицы и есть смесь 8 и 0 : = cos 8 - sin 0 = sin 8 + cos 0 В массовые формулы входит не реальная частица -, а чистое состояние m 2 K* = 3 m m 2

13 Когда = i = Угод смешивания θ определяется массами мезонов. Считается, что массовые формулы Гелл-Манна-Окубо выполняются абсолютно точно. Для векторных мезонов: = - i =3.7 0 для тензорных мезонов: = - i = для псевдоскалярных мезонов: = - i =-(45-55) 0

14 Вероятность u u определяется ТОЛЬКО массами мезонов в нонете s s u u s s u u. Вероятность u u – мала, процесс – подавлен.

15 Физический смысл правила ОЦИ Окубо: Процессы с разрывными кварковыми линиями – строго запрещены. Невозможно образовать мезон со скрытой странностью во взаимодействиях нестранных адронов Рождение - только за счет примеси легких кварков. θ θ i

16 Предсказания ОЦИ Универсальны, не зависят от энергии или других характеристик начального состояния Определяются только массами мезонов

17

18 The OZI rule Processes with disconnected quark lines are suppressed It is not possible to produce ss meson in the non-strange particle interactions. The - meson production is only due to light quarks admixture R( / )=tg 2 ( - I )= Weighted average of all experimental data N R( / )=( )10 -3 NN R( / )=( )10 -3 NN R( / )=( )10 -3

19 Crystal Barrel, 1995, LQ hydrogen target p + p + R( ) = (294 97) R( ) OZI = L=0, S=0 1 S 0 spin singlet Почему эта реакция запрещена из 3 S 1

20 OBELIX, 1995, LQ, NTP, 5 mb p + p + R( ) = (114 10) R( ) OZI = L=0, S=1 3 S 1 spin triplet Почему?

21 -2 Different situation for annihilation from S- and P-waves R( ) = (120 12) S 1 R( ) = < P 1 spin triplet – enhanced spin singlet – suppressed

22 f 2 (1525) / f 2 (1270) Tensor mesons: L=1, S=1, J=2 f 2 (1270) normal q q f 2 (1525) s s R(f 2 f 2 ) = (47 14) S 1 R(f 2 f 2 ) = (149 20) P 1 spin triplet – suppressed spin singlet – enhanced

23 OBELIX, 1995, NTP, 5 mb p + p For all events: R( ) = (5-6) R( ) OZI = For events with M = MeV R( ) = (16-30) 10 -3

24 n n OBELIX, Crystal Barrel p + d + n B.Pontecorvo, 1956 One-meson annihilation R( ) = (156 29) R( ) OZI =

25 p + p + p p s s s s If it was normal quark reaction ( ) exp ~ 4 b why it so large? ( ( ) not measured)

26 pp JETSET (PS 202) Non-magnetic spectrometer, events is definitely different from KK or 4K Main contributions: –J P = 2 +, L( )=2, S( )=2 –J P = 2 +, L( )=0, S( )=2 –J P = 2 +, L( )=2, S( )=0 (resonance-like, m= MeV, =70 10 MeV) A.Palano, Workshop on Hadron Spectroscopy, Frascati, 1999, p.363

27 –OZI violation in pp pp ( ) at threshold, 14 times DISTO – and angular distributions are different COSY TOF –Negative D nn DISTO –OZI violation in pd 3 He ( ), 20 times SPES4 Saturne

28 At LEAR experiments Strong violation of the OZI rule was found in pp pp, pp ( 3 S 1 ) pd n Is it depends on –spin –orbital angular momentum –momentum transfer –isospin?