تنها با اندکی مطالعه در فیزیک ذرات بنیادین می‌توان دریافت که باریون‌ها از تنها سه نوع کوارک ساخته شده‌اند. اما ظاهرا حالت برانگیخته‌ی باریون لامبدا، Λ(1405)، به این توضیح ساده تن نمی‌دهد: این ذره بیش‌تر شبیه به یک «مولکول» با یک جفت، و یک سه‌تایی کوارکی رفتار می‌کند. بیش از پنجاه سال است در مورد این تصویر که با نظریه‌ی استاندارد کوارکی توجیه نمی‌شود، بحث می‌شود. اما نظریه‌پردازانی از دانش‌گاه ادلاید، در استرالیا، در محاسبات خود، کلیدی برای حل این معما یافته‌اند.

Derek B. Leinweber/University of Adelaide

نکته‌ی پرسش‌برانگیز در مورد باریون لامبدا –و این حالت ساخته‌شده با کوارک‌های بالا، پایین و شگفت- این است که انرژی لازم برای برانگیخته کردن آن بسیار کم‌تر از اندازه‌ی پیش‌بینی‌شده برای سه کوارک مقید، می‌باشد. تصویر مولکولی، برای توضیح این تفاوت، پیش‌نهاد می‌کند که با برانگیخته‌گی، دو ذره‌ی ترکیبی درست می‌شوند: یک پادکائون (ساخته‌شده از یک کوارک شگفت‌، یک کوارک پادبالا و یک کوارک پادپایین) و یک هسته (یک پروتون یا که نوترون). این سامانه‌ی پنج کوارکی، مقیدتر از سه تک‌کوارک است.

تا امروز، محاسبات نظری از پیش‌بینی ساختار Λ(1405) ناتوان بوده‌است. درک لینوبر، و هم‌کاران، برای بررسی این مساله، روش کرومودینامیک کوانتومی شبکه‌ای را انتخاب کرده‌اند. در این روش، با کمک ابررایانه‌ها، نظریه‌ی کوارکی شبیه‌سازی می‌شود. نویسنده‌گان سهم کوارک شگفت در تکانه‌ی مغناطیسی Λ(1405) را محاسبه کرده و اندازه‌ی آن را مساوی با صفر یافته‌اند. این اندازه، تنها زمانی که کوارک شگفت در یک آنتی‌کائون ِ جفت‌شده با یک هسته، مقید شده‌باشد، مشاهده می‌شود. با این یافته، می‌توان با اطمینان بالایی پذیرفت که Λ(1405) ساختار مولکولی ِ پادکائون-هسته‌ای دارد. نویسنده‌گان این مقاله بر این باور هستند که در هر پیکربندی دیگری، کوارک شگفت‌، تکانه‌ی مغناطیسی غیرصفر خواهد داشت.

منبع:

Baryon'sInnardsHaveMolecularStructure

مرجع:

Lattice QCD Evidence that the Λ(1405) Resonance is an Antikaon-Nucleon Molecule

Jonathan M. M. Hall, Waseem Kamleh, Derek B. Leinweber, Benjamin J. Menadue, Benjamin J. Owen, Anthony W. Thomas, and Ross D. Young

Phys. Rev. Lett. 114, 132002 (2015)

Published April 1, 2015