Preuve de l’existence d’un dibaryon profondément lié, entièrement construit à partir de quarks de beauté

Les dibaryons sont les particules subatomiques composées de deux baryons. Leurs formations à travers les interactions baryon-baryon jouent un rôle fondamental dans la nucléosynthèse du big bang, dans les réactions nucléaires y compris celles dans les environnements stellaires, et fournissent un lien entre la physique nucléaire, la cosmologie et l’astrophysique.

Fait intéressant, la force forte, qui est la clé de l’existence des noyaux et fournit la majeure partie de leurs masses, permet la formation de nombreux autres dibaryons avec diverses combinaisons de quarks. Cependant, nous ne les observons pas en abondance – le deutéron est le seul dibaryon stable connu.

Pour résoudre cette dichotomie apparente, il est essentiel d’étudier les dibaryons et les interactions baryon-baryon au niveau fondamental des interactions fortes. Dans une publication récente dans Lettres d’examen physiquedes physiciens du Tata Institute of Fundamental Research (TIFR) et de l’Institute of Mathematical Science (IMSc) ont fourni des preuves solides de l’existence d’un dibaryon profondément lié, entièrement construit à partir de quarks bottom (beauty).

En utilisant l’installation de calcul de l’Indian Lattice Gauge Theory Initiative (ILGTI), le professeur Nilmani Mathur et l’étudiante diplômée Debsubhra Chakraborty du Département de physique théorique, TIFR, et le Dr M. Padmanath de l’IMSc ont prédit l’existence de cette particule subatomique. Le dibaryon prédit (D6b) est composé de deux baryons Omega triplement inférieurs (Ωbbb), ayant la saveur de beauté maximale.

On prédit que son énergie de liaison est jusqu’à 40 fois plus forte que celle du deutéron, ce qui lui donne peut-être le droit d’être le beau dibaryon le plus fortement lié de notre univers visible. Cette découverte élucide les caractéristiques intrigantes des forces fortes dans les interactions baryon-baryon et ouvre la voie à une étude systématique plus approfondie de la dépendance de la masse des quarks des interactions baryon-baryon qui peut éventuellement expliquer l’émergence de liaisons dans les noyaux.

Cela motive également la recherche de particules subatomiques exotiques plus lourdes dans les expériences de nouvelle génération.

Étant donné que la force forte est hautement non perturbative dans le domaine des basses énergies, il n’existe pas encore de solution analytique de premier principe pour étudier les structures et les interactions de particules subatomiques composites telles que les protons, les neutrons et les noyaux qu’ils forment. La formulation de la chromodynamique quantique (QCD) sur les réseaux espace-temps, basée sur un amalgame complexe entre une théorie fondamentale et le calcul haute performance, offre une opportunité pour une telle étude.

Non seulement cela nécessite une compréhension sophistiquée des problèmes de la théorie quantique des champs, mais la disponibilité de ressources informatiques à grande échelle est également cruciale. En fait, certaines des plus grandes ressources de calcul scientifique au monde sont utilisées par les théoriciens de la jauge de réseau qui tentent de résoudre le mystère des interactions fortes de notre Univers grâce à leurs enquêtes à l’intérieur du femto-monde (à l’échelle d’environ un million d’individus). milliardième de mètre).

Les calculs QCD sur réseau peuvent également jouer un rôle crucial dans la compréhension de la formation des noyaux au Big Bang, de leurs mécanismes de réaction, en aidant la recherche de la physique au-delà du modèle standard ainsi que pour étudier la matière dans les conditions extrêmes de température et de densité élevées. semblables à ceux des premiers stades de l’univers après le Big Bang.