Один из детекторов Большого адронного коллайдера зарегистрировал новую частицу, включающую в свой состав четыре очарованных кварка. Ученые считают, что это первый известный представитель ранее не описанного класса частиц.
Коллаборация LHCb (Эксперимент красоты на Большом адронном коллайдере) нашла новый тип четырехкварковой частицы, которую никогда не видели раньше. Открытие было представлено на недавнем семинаре в ЦЕРН, также о нем рассказывается в статье на сайте препринтов arXiv. Благодаря этому открытию ученые смогут лучше понять кварки — основные составляющие Стандартной модели Вселенной.
Обычно они объединяются в группы по двое (кварк — антикварк) или трое, чтобы образовать протоны и нейтроны. Более крупные частицы классифицируются как экзотические, хотя исследователи уже давно высказывают предположения о том, что они могут быть составлены из четырех или пяти кварков (известных как тетракварки и пентакварки). В последние годы эксперименты, проводимые в Большом адронном коллайдере (Обнаружение (БАК) предоставляет доказательства существования подобных адронов. Эти частицы представляют собой удобный инструмент для исследования сильного взаимодействия — одной из четырех фундаментальных сил, определяющих связь между протонами и нейтронами внутри ядер атома.
«Недавно обнаруженная частица стала первой, состоящей из тяжелых кварков одного типа: двух очарованных кварков и антикварков, — говорит представитель LHCb Джованни Пассалева. — До сих пор LHCb и другие эксперименты фиксировали только тетракварки максимум с двумя тяжелыми кварками, и ни один из них не имел более двух кварков одного и того же типа».
Для поиска новых тетракварков Tcccc команда LHCb рассчитала их возможную массу и изучала данные, полученные на детекторе в периоды первого и второго запусков БАК в 2009-2013 и 2015-2018 годах. Она обнаружила два скачка энергии в диапазоне 6900 и 6400-6600 мегаэлектронвольт. При попытке описать полученные результаты ученые нашли более пяти стандартных отклонений в промежутке 6200-7400 мегаэлектронвольт. Этого достаточно, чтобы заявить об открытии новой частицы. Кроме того, такие скачки соответствуют массе T cccc. «Ученые отмечают, что данная частица является уникальной: это экзотический адрон, в составе которого четыре кварка, в то время как в обычных частицах их содержится два или три, и первый адрон, включающий тяжелые кварки.
Несмотря на то, что пока не установлено, представляет ли собой новая частица «истинный тетракварк» — систему из четырех плотно связанных кварков — или состоит из двух обычных пар, в любом случае она позволит теоретикам проверить модели квантовой хромодинамики, описывающие сильное взаимодействие. Исследователи планируют продолжить изучение этого явления во время третьего запуска LHCb, в марте 2021 года.