частица X17

частица X17
Состав	Элементарная частица
Семья	Бозон
Взаимодействия	Пятая сила
Статус	Неподтвержденный
Символ	х17
Теоретический	2015
Масса	17,01 ± 0,16 МэВ
Средний срок службы	10 −14 с
Распадается на	один электрон и один позитрон
Электрический заряд	0 и

Частица X17 — это гипотетическая субатомная частица, предложенная Аттилой Краснахоркеем и его коллегами для объяснения некоторых аномальных результатов измерений; эти аномальные измерения известны как аномалия ATOMKI , бериллиевая аномалия или аномалия X17 . ^[2]^[3] Частица была предложена для объяснения широких углов, наблюдаемых на траекториях частиц, образующихся при ядерном переходе атомов бериллия-8 и стабильных атомов гелия . ^[4] Частица X17 может быть носителем постулируемой пятой силы , возможно, связанной с темной материей . ^[4] и был описан как протофобный (т. е. игнорирующий протоны ) ^[5] векторный бозон с массой около 17 МэВ . ^[4]

История

В 2015 году Краснахоркай и его коллеги из ATOMKI , Венгерского института ядерных исследований, предположили существование нового легкого бозона с массой около 17 МэВ (то есть в 34 раза тяжелее электрона ) . ^[6] В попытке найти темный фотон команда выпустила протоны в тонкие мишени из лития-7 бериллия-8 , в результате чего были созданы нестабильные ядра , которые затем распались и образовали пары электронов и позитронов . ^[2] Избыточные распады наблюдались при угле раскрытия 140° между
и ⁺
и
и ⁻
частиц и суммарной энергией примерно 17 МэВ . Это указывало на то, что небольшая часть бериллия-8 может отдать свою избыточную энергию в виде новой частицы. Результат команда успешно повторила. ^[4]

Фэн и др. (2016) ^[7] предположил, что «протофобный» X-бозон с массой 16,7 МэВ подавляет связь с протонами по сравнению с нейтронами и электронами в диапазоне фемтометра , что может объяснить эти данные. Эта сила может объяснить $аномалию мюонов g$ - 2 и стать кандидатом на роль темной материи. По состоянию на 2019 год ^[update], проводится несколько исследовательских экспериментов, чтобы попытаться подтвердить или опровергнуть эти результаты. ^[6]^[7]

Краснагоркай (2019) ^[8] опубликовал препринт , в котором объявил, что он и его команда из ATOMKI успешно наблюдали те же аномалии в распаде стабильных атомов гелия, которые наблюдались в бериллии-8, что подтверждает существование частицы X17. ^[8]

Это освещалось в научной журналистике , уделяя особое внимание последствиям, которые существование частицы X17 и соответствующего пятого взаимодействия может иметь для поиска темной материи. ^[9]^[10]^[11]

В 2021 году в Центре Энрико Ферми в Риме, Италия, прошел семинар «Проливая свет на X17». На семинаре обсуждалась аномалия ATOMKI, ее теоретическая интерпретация и будущие эксперименты по ее подтверждению и объяснению. См. отчет семинара: Отчет «Проливая свет на X17» . Одним из экспериментов, который планирует повторить оригинальный литий-бериллиевый эксперимент ATOMKI, является MEG II в институте PSI ; измерение планировалось (в 2021 году) завершить в 2022 году. ^[12]^[13] Презентация о MEG II в октябре 2022 года: Презентация . Кроме того, Университета Монреаля мощностью 6 МВ (6 мегавольт) на тандемной установке Ван де Граафа в Монреале проводится эксперимент, пытающийся воспроизвести измерения ATOMKI; Сбор данных должен состояться в начале 2023 года. ^[14]

В 2022 г. Красзнахоркаем и др. был опубликован еще один препринт. поддерживая гипотезу частиц X17. ^[15]

экспериментах ЦЕРН Об NA64 и эксперименте NA62 сообщалось в 2021 году. ^[16]^[17] и 2023 год ^[18]^[19] соответственно результаты проведенных поисков, которые установили строгие ограничения на существование частицы X17.

В начале 2023 года эксперимент MEG II повторил литий-бериллиевый эксперимент ATOMKI; по состоянию на январь 2024 г. результаты еще не опубликованы (хотя измерения проводились в начале 2023 г.). ^[20]

Скептицизм

По состоянию на декабрь 2019 г. ^[update], статья ATOMKI, описывающая частицу, не рецензировалась и поэтому должна считаться предварительной. ^[21] была опубликована дополнительная статья В конце 2019 года в Acta Physica Polonica B . ^[1] Усилия ЦЕРН и других групп по независимому обнаружению частицы пока не увенчались успехом. ^[22]

Группа ATOMKI утверждала, что обнаружила ряд других новых частиц ранее в 2016 году, но позже отказалась от этих заявлений, не объяснив, что вызвало ложные сигналы. Группу также обвинили в том, что она выбирает результаты, которые поддерживают новые частицы, но отбрасывают нулевые результаты . ^[5]^[23]

Частица X-17 не соответствует Стандартной модели , поэтому ее существование необходимо объяснить с помощью другой теории. ^[3]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Краснахоркай, AJ; Чатлос, М.; Циге, Л.; Фирак, Д.; Гуляш, Дж.; Надь, А.; Сас, Н.; Тимар, Дж.; Торный, Т.Г. (2019). «О X кандидате в легкие частицы (17), наблюдаемом при ядерных переходах» . Акта Физика Полоника Б. 50 (3): 675. Бибкод : 2019AcPPB..50..675K . дои : 10.5506/APhysPolB.50.675 . S2CID 126936875 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Краснахоркай, AJ; и др. (26 января 2016 г.). «Наблюдение аномального образования внутренних пар в ⁸Be: возможный признак легкого нейтрального бозона». Physical Review Letters . 116 (42501): 042501. arXiv : 1504.01527 . Bibcode : 2016PhRvL.116d2501K . doi : 10.1103/PhysRevLett.116.042501 . PMID 26 871324 . S2CID 206268170 .
^ Перейти обратно: ^а ^б О'Каллаган, Джонатан (9 декабря 2019 г.). «Сообщается о наличии новой частицы X‑17, но ученые насторожены» . Научный американец . Проверено 9 декабря 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Кокберн, Гарри (21 ноября 2019 г.). «Ученые, возможно, открыли пятую силу природы, - сообщает лаборатория» . Независимый . Архивировано из оригинала 7 мая 2022 года . Проверено 21 ноября 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Волховер, Натали (7 июня 2016 г.). «Доказательства существования «пятой силы» подлежат тщательной проверке» . Журнал Кванта . Проверено 20 ноября 2019 г. Лаборатория в Венгрии сообщила об аномалии, которая может привести к физической революции. Но несмотря на нарастающее волнение, более пристальное изучение выявило тревожную предысторию.
^ Перейти обратно: ^а ^б Картлидж, Эдвин (2016). «Обнаружена ли венгерская физическая лаборатория пятой силы природы?» . Природа . дои : 10.1038/nature.2016.19957 . S2CID 124347962 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Фэн, Джонатан Л.; и др. (2016). «Протофобная интерпретация пятой силы наблюдаемой аномалии в ⁸Будьте ядерными переходами» . Physical Review Letters . 117 (7): 071803. arXiv : 1604.07411 . Bibcode : 2016PhRvL.117g1803F . doi : 10.1103/ . PMID 27563952. . Идентификатор 206279817 PhysRevLett.117.071803
^ Перейти обратно: ^а ^б Краснахоркай, AJ; и др. (23 октября 2019 г.). «Новые доказательства существования гипотетической частицы X-17». arXiv : 1910.10459v1 [ nucl-ex ].
^ Макрей, Майк (20 ноября 2019 г.). «Физики утверждают, что нашли еще больше доказательств существования новой силы природы» . ScienceAlert.com . Проверено 20 ноября 2019 г.
^ Прайор, Райан (22 ноября 2019 г.). «Нобелевская премия за несложную задачу: венгерские учёные, возможно, открыли пятую силу природы» . Новости CNN . Проверено 22 ноября 2019 г.
^ Малевар, Амит (21 ноября 2019 г.). «Ученые, возможно, открыли пятую силу природы. Это не первый раз, когда исследователи заявляют, что увидели ее» . TechExplorist.com . Проверено 23 ноября 2019 г.
^ Кьяппини, Марко; Франческони, Марко; Кобаяши, Сатору; Меуччи, Мануэль; Онда, Рина; Швендиманн, Патрик (2021). «На пути к новому поиску μ→eγ с помощью эксперимента MEG II: от проектирования до ввода в эксплуатацию» . Вселенная . 7 (12): 466. Бибкод : 2021Унив....7..466C . дои : 10.3390/universe7120466 . hdl : 11573/1608857 .
^ Меуччи, Мануэль (2022). «Состояние и перспективы эксперимента МЭГ II». 22-й международный семинар по нейтрино ускорителей . п. 120. arXiv : 2201.08200 . Бибкод : 2022iwna.confE.120M .
^ Асуэлос, Г.; Брайман, Д.; Чен, туалет; Де Луз, Х.; Дориа, Л.; Гупта, А.; Хамель, Луизиана; Лорин, М.; Лич, К.; Лефевр, Г.; Мартин, JP .; Робинсон, А.; Старинский, Н.; Сикора, Р.; Тивари, Д.; Вичоски, У.; Зацек, В.; Зацек, В. (2022). «Статус поиска X17 в Монреале». Физический журнал: серия конференций . 2391 (1): 012008. arXiv : 2211.11900 . Бибкод : 2022JPhCS2391a2008A . дои : 10.1088/1742-6596/2391/1/012008 . S2CID 253761073 .
^ Игл, Нью-Джерси; Краснахоркай, AJ; Чатлос, М.; Гуляш, Дж.; Кертеш, Б.; Краснагоркай, А.; Молнар, Дж.; Раита, И.; Тимар, Дж.; Войда, И.; Хараке, Миннесота (2022 г.). «Наблюдение аномалии X17 в ⁷Ли(р,е ⁺и ⁻) ⁸Прямая реакция захвата протона». arXiv : 2205.07744 [ nucl-ex ].
^ Андреев, Ю. М.; Банерджи, Д.; Бернхард, Дж.; Бурцев В.Е.; Харитонидис, Н.; Чумаков А.Г.; Кук, Д.; Кривелли, П.; Деперо, Э.; Дерменев А.В.; Донсков С.В.; Дусаев Р.Р.; Эник, Т.; Фещенко А.; Фролов В.Н. (15 декабря 2021 г.). «Поиск псевдоскалярных бозонов, распадающихся на e ⁺и ⁻ пары в эксперименте NA64 в CERN SPS» . Physical Review D. 104 ( 11). arXiv : 2104.13342 . Бибкод : 2021PhRvD.104k1102A . doi : 10.1103/ . ISSN 2470-0010 .S2CID 233407961 PhysRevD.104.L111102 .
^ « Бозон X чувствует сжатие в точке NA64» . ЦЕРН Курьер . 25 июня 2021 г. Проверено 22 июля 2021 г.
^ Сотрудничество NA62 (2023 г.). «Ищите К. ⁺ распадается на π ⁺и ⁺и ⁻и ⁺и ⁻ окончательное состояние». arXiv : 2307.04579 [ hep-ex ]. {{cite arXiv}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ «Поиски темных бозонов в северной зоне ЦЕРН» . ЦЕРН . 11 августа 2023 г. Проверено 28 августа 2023 г.
^ https://indico.cern.ch/event/1258038/contributions/5538281/attachments/2700461/4688572/ISMD2023_Benmansour_2208.pdf
^ Джонсон-Гро, Мара (9 декабря 2019 г.). «Таинственная «частица X-17» может нести в себе вновь обретенную пятую силу природы, но большинство экспертов настроены скептически» . Живая наука . Проверено 9 декабря 2019 г.
^ Банерджи, Д.; Бурцев В.Е.; Чумаков А.Г.; Кук, Д.; Кривелли, П.; Деперо, Э.; Дерменев А.В.; Донсков С.В.; Дусаев Р.Р.; Эник, Т.; Харитонидис, Н. (8 июня 2018 г.). «Поиск гипотетического калибровочного бозона с энергией 16,7 МэВ и темных фотонов в эксперименте NA64 в ЦЕРН». Письма о физических отзывах . 120 (23): 231802. arXiv : 1803.07748 . Бибкод : 2018PhRvL.120w1802B . doi : 10.1103/PhysRevLett.120.231802 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 29932721 . S2CID 49380594 .
^ Сигел, Итан (26 ноября 2019 г.). «Вот почему частица «Х‑17» и новая, пятая сила, вероятно, не существуют» . Форбс . Проверено 28 ноября 2019 г. .

[DOI-2019-1] Перейти обратно: ^а ^б Краснахоркай, AJ; Чатлос, М.; Циге, Л.; Фирак, Д.; Гуляш, Дж.; Надь, А.; Сас, Н.; Тимар, Дж.; Торный, Т.Г. (2019). «О X кандидате в легкие частицы (17), наблюдаемом при ядерных переходах» . Акта Физика Полоника Б. 50 (3): 675. Бибкод : 2019AcPPB..50..675K . дои : 10.5506/APhysPolB.50.675 . S2CID 126936875 .

[PRL-20160126-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Краснахоркай, AJ; и др. (26 января 2016 г.). «Наблюдение аномального образования внутренних пар в ⁸Be: возможный признак легкого нейтрального бозона». Physical Review Letters . 116 (42501): 042501. arXiv : 1504.01527 . Bibcode : 2016PhRvL.116d2501K . doi : 10.1103/PhysRevLett.116.042501 . PMID 26 871324 . S2CID 206268170 .

[SA-20191209-3] Перейти обратно: ^а ^б О'Каллаган, Джонатан (9 декабря 2019 г.). «Сообщается о наличии новой частицы X‑17, но ученые насторожены» . Научный американец . Проверено 9 декабря 2019 г.

[IND-20191121-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Кокберн, Гарри (21 ноября 2019 г.). «Ученые, возможно, открыли пятую силу природы, - сообщает лаборатория» . Независимый . Архивировано из оригинала 7 мая 2022 года . Проверено 21 ноября 2019 г.

[QM-20160607-5] Перейти обратно: ^а ^б Волховер, Натали (7 июня 2016 г.). «Доказательства существования «пятой силы» подлежат тщательной проверке» . Журнал Кванта . Проверено 20 ноября 2019 г. Лаборатория в Венгрии сообщила об аномалии, которая может привести к физической революции. Но несмотря на нарастающее волнение, более пристальное изучение выявило тревожную предысторию.

[Cartlidge2016-6] Перейти обратно: ^а ^б Картлидж, Эдвин (2016). «Обнаружена ли венгерская физическая лаборатория пятой силы природы?» . Природа . дои : 10.1038/nature.2016.19957 . S2CID 124347962 .

[Feng-2016-7] Перейти обратно: ^а ^б Фэн, Джонатан Л.; и др. (2016). «Протофобная интерпретация пятой силы наблюдаемой аномалии в ⁸Будьте ядерными переходами» . Physical Review Letters . 117 (7): 071803. arXiv : 1604.07411 . Bibcode : 2016PhRvL.117g1803F . doi : 10.1103/ . PMID 27563952. . Идентификатор 206279817 PhysRevLett.117.071803

[ARX-20191023-8] Перейти обратно: ^а ^б Краснахоркай, AJ; и др. (23 октября 2019 г.). «Новые доказательства существования гипотетической частицы X-17». arXiv : 1910.10459v1 [ nucl-ex ].

[SA-20191120-9] Макрей, Майк (20 ноября 2019 г.). «Физики утверждают, что нашли еще больше доказательств существования новой силы природы» . ScienceAlert.com . Проверено 20 ноября 2019 г.

[CNN-20191122-10] Прайор, Райан (22 ноября 2019 г.). «Нобелевская премия за несложную задачу: венгерские учёные, возможно, открыли пятую силу природы» . Новости CNN . Проверено 22 ноября 2019 г.

[TE-20191121-11] Малевар, Амит (21 ноября 2019 г.). «Ученые, возможно, открыли пятую силу природы. Это не первый раз, когда исследователи заявляют, что увидели ее» . TechExplorist.com . Проверено 23 ноября 2019 г.

[12] Кьяппини, Марко; Франческони, Марко; Кобаяши, Сатору; Меуччи, Мануэль; Онда, Рина; Швендиманн, Патрик (2021). «На пути к новому поиску μ→eγ с помощью эксперимента MEG II: от проектирования до ввода в эксплуатацию» . Вселенная . 7 (12): 466. Бибкод : 2021Унив....7..466C . дои : 10.3390/universe7120466 . hdl : 11573/1608857 .

[13] Меуччи, Мануэль (2022). «Состояние и перспективы эксперимента МЭГ II». 22-й международный семинар по нейтрино ускорителей . п. 120. arXiv : 2201.08200 . Бибкод : 2022iwna.confE.120M .

[14] Асуэлос, Г.; Брайман, Д.; Чен, туалет; Де Луз, Х.; Дориа, Л.; Гупта, А.; Хамель, Луизиана; Лорин, М.; Лич, К.; Лефевр, Г.; Мартин, JP .; Робинсон, А.; Старинский, Н.; Сикора, Р.; Тивари, Д.; Вичоски, У.; Зацек, В.; Зацек, В. (2022). «Статус поиска X17 в Монреале». Физический журнал: серия конференций . 2391 (1): 012008. arXiv : 2211.11900 . Бибкод : 2022JPhCS2391a2008A . дои : 10.1088/1742-6596/2391/1/012008 . S2CID 253761073 .

[15] Игл, Нью-Джерси; Краснахоркай, AJ; Чатлос, М.; Гуляш, Дж.; Кертеш, Б.; Краснагоркай, А.; Молнар, Дж.; Раита, И.; Тимар, Дж.; Войда, И.; Хараке, Миннесота (2022 г.). «Наблюдение аномалии X17 в ⁷Ли(р,е ⁺и ⁻) ⁸Прямая реакция захвата протона». arXiv : 2205.07744 [ nucl-ex ].

[16] Андреев, Ю. М.; Банерджи, Д.; Бернхард, Дж.; Бурцев В.Е.; Харитонидис, Н.; Чумаков А.Г.; Кук, Д.; Кривелли, П.; Деперо, Э.; Дерменев А.В.; Донсков С.В.; Дусаев Р.Р.; Эник, Т.; Фещенко А.; Фролов В.Н. (15 декабря 2021 г.). «Поиск псевдоскалярных бозонов, распадающихся на e ⁺и ⁻ пары в эксперименте NA64 в CERN SPS» . Physical Review D. 104 ( 11). arXiv : 2104.13342 . Бибкод : 2021PhRvD.104k1102A . doi : 10.1103/ . ISSN 2470-0010 .S2CID 233407961 PhysRevD.104.L111102 .

[17] « Бозон X чувствует сжатие в точке NA64» . ЦЕРН Курьер . 25 июня 2021 г. Проверено 22 июля 2021 г.

[18] Сотрудничество NA62 (2023 г.). «Ищите К. ⁺ распадается на π ⁺и ⁺и ⁻и ⁺и ⁻ окончательное состояние». arXiv : 2307.04579 [ hep-ex ]. {{cite arXiv}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[19] «Поиски темных бозонов в северной зоне ЦЕРН» . ЦЕРН . 11 августа 2023 г. Проверено 28 августа 2023 г.

[20] ttps://indico.cern.ch/event/1258038/contributions/5538281/attachments/2700461/4688572/ISMD2023_Benmansour_2208.pdf

[21] Джонсон-Гро, Мара (9 декабря 2019 г.). «Таинственная «частица X-17» может нести в себе вновь обретенную пятую силу природы, но большинство экспертов настроены скептически» . Живая наука . Проверено 9 декабря 2019 г.

[22] Банерджи, Д.; Бурцев В.Е.; Чумаков А.Г.; Кук, Д.; Кривелли, П.; Деперо, Э.; Дерменев А.В.; Донсков С.В.; Дусаев Р.Р.; Эник, Т.; Харитонидис, Н. (8 июня 2018 г.). «Поиск гипотетического калибровочного бозона с энергией 16,7 МэВ и темных фотонов в эксперименте NA64 в ЦЕРН». Письма о физических отзывах . 120 (23): 231802. arXiv : 1803.07748 . Бибкод : 2018PhRvL.120w1802B . doi : 10.1103/PhysRevLett.120.231802 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 29932721 . S2CID 49380594 .

[23] Сигел, Итан (26 ноября 2019 г.). «Вот почему частица «Х‑17» и новая, пятая сила, вероятно, не существуют» . Форбс . Проверено 28 ноября 2019 г. .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]