Posada J/ψ

Archiu:Jpsi-fit-mass.gif

Posada J/ψ

La posada J/ψ (J/psi) és una partícula subatòmica, concretament, un posada de sabor neutre que consta d'un quark encant i un antiquark encant. Les posades formades per estat lligat d'un quark i un antiquark encant (en anglés charm) es coneixen com charmonios, i la posada J/ψ és el primer estat excitat del charmonio, és dir, la forma de charmonio en la segona menor massa en repòs. La partícula J/ψ té una massa en repòs de 3,0969 GeV/c² i una vida mija de 7,2·10^-21 segons.

Esta partícula va revolucionar la física de partícules, puix no encaixava entre les conegudes. No semblava ser una resonància d'una atra ya descoberta, i si era nova, era extremadament estranya. Esta partícula tenia una vida mija que, encara que semblava curta, era molt llarga en comparació a lo esperat. Alguns varen supondre que seria una posada, pero si açò fora cert, decauria per la força forta molt més ràpit, ya que el quark i el antiquark del seu interior s'acostarien i s'aniquilarien casi immediatament. Si lo era, ¿hi havia ací una llei de conservació que no coneixíem que impedia certes desintegracions i per tant retardava la mort de J/ψ? Si era aixina, la força responsable d'estos canvis en la desintegració de J/ψ seria més forta que la força dèbil i la forta, i açò no era fàcil d'acceptar.

A pesar de que l'idea de J/ψ com a posada anara estranya, alguns la varen acceptar. Gerardus 't Hooft va ser un dels primers en sospitar que seria un parell quark-antiquark encant -un estat que els físics duyen buscant molt temps-, tenint l'idea en una reunió sobre la partícula donada per un membre del SLAC en la École Normale Supérieure de París en 1974. Atres propostes eren que era una nova classe de bosón de gauge, puix tenia espin 1, com un fotó ordinari. Es va propondre que anara un dels mediadors de l'interacció dèbil, cosa que no va ser. Ademés, el chicotet alcanç d'esta força indicava que els mediadors d'esta devien ser molt més massius, i J/ψ era relativament llaugera.

La confirmació de que J/ψ era un posada quark-antiquark charm, va vindre d'experiments posteriors i d'investigacions realisades per físics teòrics. Aixina es va provar que el quark encantat existia. Pronte es va descobrir que l'inusual vida de J/ψ es devia a la llibertat asintòtica, el fet de que els quarks interaccionen més débilmente a distàncies chicotetes que a grans, al contrari que el restant de partícules en el restant de forces. Resulta que, la distància típica a la que vibra un objecte que interacciona fortament és inversamente proporcional a la seua massa. Aixina, els quarks dalt i quarks avall dels protones i neutrons estan més alluntats que els quarks encantat dins d'una posada J/ψ, o els quarks fondo en la partícula Υ. En estar estos més prop, senten menys la força forta, i les desintegracions d'ells es realisen de forma més llenta, explicant aixina la vida llarga de J/ψ.

El seu descobriment va ser portat a terme independentment per dos grups d'investigació, un en el Centre Accelerador Llineal de Stanford, liderat per Burton Richter, i un atre en el Laboratori Nacional de Brookhaven, dirigit per Samuel C. C. Ting, en l'Institut Tecnològic de Massachusetts. Varen descobrir que abdós grups havien trobat la mateixa partícula, i abdós varen anunciar el descobriment l'11 de novembre de 1974. L'importància d'este descobriment queda palés ya que els següents canvis que es varen produir, molt ràpidament, en l'àrea de la física d'alta energia varen ser nomenats colectivament com la «Revolució de Novembre». Richter i Ting varen ser recompensats pel seu descobriment conjunt en el Premi Nobel de Física en 1976.

El charmonio posseïa dos quarks interaccionant tan débilmente per la força forta que va ser idòneu per a provar en els anys 70 les prediccions que feyen les teories de força forta en tals condicions, poc enteses quan l'interacció aumentava la seua magnitut. Es varen poder obtindre estimacions prou bones de la seua vida mija (lo que es feya prenent el càlcul de la vida del positronio i substituint la càrrega elèctrica per la constant d'acoplament de la força forta), i les seues desintegracions.