Физики измерили время жизни экзотических атомов

Ученые с высокой точностью измерили время жизни короткоживущих экзотических атомов, состоящих из π-мезонов и K-мезонов. Оно оказалось равно примерно 5,5×10⁻¹⁵ секунд. Результаты работы были опубликованы в журнале Physical Review D.

Экзотические атомы — это атомоподобные квантово-механические системы, в которых электроны заменены другими отрицательно заряженными частицами, а ядра — положительно заряженными. В частности, экзотические атомы могут состоять из мезонов — элементарных частиц с равным числом кварков и антикварков.

«В работе измерено время жизни экзотических атомов, состоящих из разноименных π-мезонов (пионов) и K-мезонов (каонов). Существует связь между временем жизни πK-атома и разностью s-волновых длин пион-каонного рассеяния с изоспином — характеристикой числа зарядовых состояний мезонов — 1/2 и 3/2. Эта связь позволяет экспериментально измерить данную разность с точностью 40%, что является наилучшим результатом в настоящее время», — рассказал один из авторов статьи Валерий Язьков, старший научный сотрудник отдела ядерных исследований Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына (НИИЯФ) МГУ.

В 2008-2010 годах авторы набирали экспериментальные данные на пучке протонов с энергией 24 гигаэлектронвольт (ГэВ) ускорителя Proton Synchrotron в CERN. Протоны взаимодействовали с тонкой никелевой мишенью, где при рождении атомы могли или аннигилировать (из-за взаимодействия мезонов друг с другом), или ионизироваться в пару свободных π- и K-мезонов. Измерение соотношения этих процессов при точном вычислении скорости ионизации атомов позволило ученым определить время жизни короткоживущего атома.

«В настоящее время обоснована возможность измерения разности длин пион-каонного рассеяния с точностью 5% при проведении эксперимента на пучке ускорителя SPS с энергией 450 ГэВ. Такая точность необходима для проверки предсказаний киральной теории возмущений и квантовой хромодинамики на решетках для процессов с участием s-кварков при малых энергиях и проверки понимания нарушения киральной симметрии», — заключил ученый.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.