📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

في المسرعات، تولد أحيانًا جسيمات لا تندرج ضمن النمط المألوف المكون من كواركين أو ثلاثة كواركات. هناك جسيمان من هذا القبيل — Zb(10610) وZb(10650) — يقلقان الفيزيائيين منذ أكثر من عقد. إنهما يشبهان نظائر ثقيلة للبيونات، لكن مع علامة واضحة على تكوين كواركي من أربعة مكونات. السؤال هو كيف يتم ترتيب هذه الكواركات الأربعة.

هناك احتمالان رئيسيان. الأول: جميع الكواركات الأربعة تتركز في كتلة واحدة كثيفة — وهذا هو تيتراكوارك. الثاني: يشكل كواركان ميزونًا واحدًا، والكواركان الآخران ميزونًا ثانيًا، ويرتبط هذان الميزونان ببعضهما على مسافة، مثل الذرات في الجزيء. بالنسبة لـ Zb(10610) وZb(10650)، هناك أيضًا احتمالات مختلطة — حيث يقضي الجسيم بعض الوقت ككتلة مدمجة وبعض الوقت كزوج ميزونات.

يقترح مؤلفو الدراسة الجديدة طريقة للتمييز بين هذه السيناريوهات دون "تشريح" مباشر للجسيم. لقد حسبوا ما سيحدث إذا تم توجيه حزمة من الفوتونات عالية الطاقة (61–90 GeV) نحو نواة الكربون أو التنغستن. يمكن للفوتون أن يصطدم ببروتون أو نيوترون في النواة وينتج جسيم Zb. بعد ذلك، يطير هذا الجسيم عبر المادة النووية، وهنا تظهر بنيته الداخلية. يمر التيتراكوارك المدمج عبر النواة دون عوائق تقريبًا، مثل رصاصة عبر الضباب. أما الجزيء المترهل المكون من ميزونين فله حجم أكبر، وبالتالي يتفاعل كثيرًا مع النويات ويُمتص — مثل إسفنجة يصعب دفعها عبر شبكة ضيقة.

تظهر الحسابات أن ناتج جسيمات Zb وتوزيعها حسب الزخم يختلفان بشكل ملحوظ بين السيناريوهات المختلفة. على سبيل المثال، عند طاقة فوتون تبلغ 75 GeV وخروج الجسيمات بزوايا صغيرة (0–5 درجات)، ستكون نسبة النواتج على التنغستن والكربون للتيتراكوارك المدمج واحدة، وبالنسبة للحالة الجزيئية مختلفة. هذه الاختلافات كبيرة بما يكفي لتتمكن التجارب المستقبلية من رصدها بشكل موثوق.

ستوفر مصادمات الإلكترون-أيون المخطط لها في الولايات المتحدة والصين اللمعان والدقة اللازمين لمثل هذه القياسات. إذا تطابقت البيانات مع أحد التنبؤات، فسنعرف أخيرًا كيف تتكون هذه الجسيمات الغامضة. وهذا بدوره سيساعدنا على فهم كيف تتجمع الكواركات في تركيبات أكثر تعقيدًا من الأزواج والثلاثيات المألوفة.

هكذا يتعلم الفيزيائيون تدريجيًا "فحص" الهادرونات الغريبة دون تدميرها. وربما في السنوات القليلة القادمة، سيتم حل لغز جسيمات Zb.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.01076

The possibility to study the nature of the famous charged bottomonium-like states $$Z_b(10610)$$ and $$Z_b(10650)$$, which is by far the best known, from their inclusive photoproduction off nuclei near the kinematic threshold is investigated within the collision model based on the nuclear spectral function. The model accounts for $$Z_b(10610)^{\pm}$$ and $$Z_b(10650)^{\pm}$$ production in direct photon--nucleon interactions as well as four different scenarios for their intrinsic configurations: compact tetraquarks, molecules of the two open-beauty mesons and two mixtures of both of them for each of $$Z_b$$ state. We calculate within these scenarios the absolute and relative excitation functions on $$^{12}$$C and $$^{184}$$W nuclei at photon energies of 61--90 GeV, the absolute momentum differential cross sections and ratios of them for their production off these target nuclei at laboratory polar angles of 0$$^{\circ}$$--5$$^{\circ}$$ and for photon energy of 75 GeV as well as the A-dependences of the transparency ratios for the $$Z_b(10610)^{\pm}$$ mesons at photon energy of 75 GeV. We show that the absolute and relative observables considered reveal distinct sensitivity to the $$Z_b(10610)^{\pm}$$ and $$Z_b(10650)^{\pm}$$ internal structures. Therefore, they might be useful for the determination of these structures from the comparison of them with the experimental data from the future high-precision experiments at the upcoming experimental facilities, such as the planned high-luminosity electron-ion colliders in the United States and China.