Учёные, проводящие эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК), сообщили о значительном открытии: в ходе столкновений протонов на рекордных энергиях были зафиксированы две ранее неизвестные частицы, а также обнаружены признаки существования третьей. Это достижение открывает новые возможности для изучения сильного взаимодействия — фундаментальной силы, ответственной за связывание кварков, элементарных «кирпичиков» материи, внутри протонов, нейтронов и других адронов.
Новые барионы: подтверждение кварковой модели
Обнаруженные частицы, существование которых было теоретически предсказано в рамках кварковой модели, относятся к семейству барионов. Как известно, барионы, такие как протоны и нейтроны, состоят из трёх кварков. Однако новые частицы, обозначенные как Σb(6097)+ и Σb(6097)-, имеют уникальный кварковый состав. В отличие от протона (два верхних кварка и один нижний), частица Σb(6097)+ содержит два верхних кварка и один прелестный (beauty) кварк, а Σb(6097)- — два нижних кварка и один прелестный. Это первые наблюдения более массивных «родственников» четырёх известных частиц Σb, открытых ранее в эксперименте Фермилаб.
Следы экзотической частицы: загадка тетракварков
Ещё более интригующим стало обнаружение следов частицы под условным названием Zc-(4100). Её предполагаемая структура является экзотической: это тетракварк, состоящий из двух кварков и двух антикварков, два из которых относятся к тяжёлым типам. Такие составные частицы, как тетракварки и пенткварки (пять кварков), хотя и были предсказаны теоретиками десятилетия назад, начали экспериментально подтверждаться лишь в последние годы. Их изучение бросает вызов традиционным представлениям о том, как кварки могут объединяться.
Как были сделаны открытия
Все новые частицы были идентифицированы с помощью детектора LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) по классической методике поиска. Учёные анализировали огромные массивы данных, полученных при столкновениях, и искали статистически значимые избытки событий на общем фоне. Цифра 6097 в обозначении частиц соответствует их приблизительной массе, выраженной в мегаэлектронвольтах (МэВ) — единицах энергии, которые в физике элементарных частиц также используются как мера массы благодаря знаменитой формуле Эйнштейна E=mc². Дальнейший анализ свойств этих частиц позволит глубже понять механизмы сильного взаимодействия и природу материи.