Ученые из коллаборации ATLAS объявили о первом обнаружении необычной частицы. Это открытие может помочь лучше понять тайны одного из четырёх фундаментальных взаимодействий в физике. Результаты были представлены на конференции по физике Большого адронного коллайдера. Исследователи заявили, что новая частица обладает характеристиками, которые указывают на Bc*+ мезон. По предположениям ученых, эта частица представляет собой возбужденную форму Bc+ мезона. Благодаря этому открытию общее число новых частиц, найденных на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, достигло 82.
Как недавно обнаруженный мезон Bc+, так и целая группа Bc+ мезонов формируются из нижнего антикварка в сочетании с верхним, нижним, странным или очарованным кварком. Ранее существование подобных частиц рассматривалось исключительно в рамках теоретических моделей, поскольку чрезвычайно короткий период жизни верхнего кварка, по всей видимости, исключал их реальное существование. Тем не менее, подтверждение наличия Bc+ мезона, содержащего очарованный кварк и нижний антикварк, может способствовать более глубокому пониманию таинственного сильного взаимодействия, которое, вместе со слабым взаимодействием, электромагнетизмом и гравитацией, является одной из четырех фундаментальных сил Стандартной модели физики частиц. Несмотря на десятилетия исследований, физикам до сих пор не удалось полностью выяснить некоторые особенности сильного взаимодействия, в частности, механизм, благодаря которому оно обеспечивает связывание кварков.
Частицы, состоящие из тяжёлых кварков, представляют собой многообещающий инструмент для проверки теорий о сильном взаимодействии. Bc+ мезоны играют особую роль в этих исследованиях, поскольку открывают путь к пониманию того, что удерживает эти частицы вместе.
В результате недавних экспериментов на Большом адронном коллайдере, во время столкновений протонов с высокой энергией, была обнаружена новая частица. Перед распадом на Bc+ мезон и фотон, эта частица наблюдалась в течение короткого промежутка времени.
По словам учёных из ЦЕРНа, если будет зарегистрирован фотон, свойства которого соответствуют распаду Bc+ мезона, это станет решающим доказательством существования Bc*+ мезона.
Главным вызовом для физиков является масса этой частицы. Предполагается, что она будет лишь незначительно превышать массу Bc+ мезона. Из-за этого фотон, образующийся при распаде в момент генерации частицы, обладал бы такой малой энергией, что его невозможно было бы обнаружить с помощью обычных методов. Исследователи решили использовать другой подход: они провели анализ трекового детектора ATLAS в поисках фотона, который превращается в электрон-позитронную пару. Теоретически, в результате столкновения протон-протон возникли бы эфемерные, тесно расположенные треки заряженных частиц.
Исследователи обнаружили, что измеренная разница между массами мезона Bc*+ и мезона Bc+ составляет 64,5 ± 1,4 МэВ. Данные полностью соответствуют ожидаемым диапазонам, основанным на существующих теоретических моделях. Несмотря на то, что различия находятся в приемлемых пределах, наблюдаемые значения незначительно отклоняются от высокоточных современных вычислений. Тем не менее, это открытие предоставляет ценные данные для развития существующих теорий и способствует лучшему пониманию сильного взаимодействия физиками. « Полученные данные предоставляют важные сведения для теоретических моделей, которые описывают частицы, состоящие из более тяжелых кварков, и способствуют более глубокому пониманию сильного взаимодействия в ядре », — заявили исследователи.