Подтверждено существование связанного состояния системы протон-антипротон

2025-03-11 11:03:47 phys.org">phys.org

Коллаборация BESIII сообщила о наблюдении аномальной формы линии спектра инвариантной массы в районе порога рождения $$p\bar{p}$$ в распаде $$J/\psi\rightarrow \gamma 3(\pi^{+}\pi^{-})$$ , что указывает на существование связанного состояния $$p\bar{p}$$ . Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Близость массы к $$2m_{p}$$ наводит на мысль о нуклон-антинуклонных связанных состояниях, идея которых имеет долгую историю. Еще до рождения кварковой модели нуклон-антинуклонное связанное состояние было предложено Э. Ферми и К. Н. Янгом.

Накапливаются сведения аномального поведения системы протон-антипротон вблизи порога ее рождения, например в распадах $$J/\psi\rightarrow \gamma p\bar{p}$$ , $$J/\psi\rightarrow \gamma \pi^{+}\pi^{-}\eta'$$ , а также в эффективном формфакторе протона, определяемого из процесса $$e^{+}e^{-}\rightarrow p\bar{p}$$ . Так, наблюдался узкий пик или очень крутой спад вблизи порога рождения $$p\bar{p}$$ , что вызвало множество предположений и возобновило интерес к связанному состоянию системы нуклон-антинуклон.

В 2013 году в выборке данных эксперимента BESIII вблизи порога рождения $$p\bar{p}$$ в распаде $$J/\psi\rightarrow \gamma 3(\pi^{+}\pi^{-})$$ был обнаружен новый резонанс $$X$$ (1840). Далее проводились исследования формы линии $$X$$ (1840) спектра инвариантной массы. В этой связи, в эксперименте BESIII было проведено исследование спектра масс $$3(\pi^{+}\pi^{-})$$ с 10 миллиардами событий распада $$J/\psi$$ , что примерно в 45 раз больше, чем выборка данных, использованная в предыдущем измерении.

Впервые наблюдалась аномальная форма линии в спектре инвариантной массы $$X$$ (1840) вблизи порога рождения $$p\bar{p}$$ . Было установлено, что модель с когерентной суммой двух параметризаций Брейта-Вигнера может дать хорошее описание данных. Это позволило обнаружить новый резонанс $$X$$ (1880) со статистической значимостью более $$10\sigma$$ , а масса и ширина резонанса составила $$1882,1\pm 1,7\pm 0,7$$ МэВ/c $$^{2}$$ и $$30,7\pm 5,5\pm 2,4$$ МэВ соответственно.

Близость массы резонанса $$X$$ (1880) к порогу рождения $$p\bar{p}$$ подтверждает существование связанного состояния $$p\bar{p}$$ . После публикации этот результат был выбран журналом Physical Review Letters в качестве "Featured in Physics".