Эксперименты с частицами в Большом адронном коллайдере выявили признаки мезона X(3872), который не соответствует стандартной модели кварков. Изучение его свойств даст новые сведения о процессах, происходивших в первые моменты существования Вселенной.
До образования стабильных частиц, таких как протоны и нейтроны, Вселенная представляла собой горячую кварк-глюонную плазму. Элементарные частицы сталкивались, формируя короткие комбинации. Одна из них — частица X, не вписывающаяся в кварковую модель из-за необычных квантовых чисел. В новом исследовании ученые впервые продемонстрировали… частицы XФормирование возможно при соударении релятивистских тяжёлых ионов, в частности, свинцовых.
В 2003 году физики обнаружили «частицу X» при столкновении высокоэнергетических электронов и позитронов в эксперименте. Однако время существования частиц было недостаточным для детального изучения структуры. Ученые предположили, что можно воссоздать «частицу X» и изучить её более тщательно в кварк-глюонной плазме.
В ходе новой исследовательской работы измерения выполнялись на одном из двух детекторов элементарных частиц Большого адронного коллайдера. компактном мюонном соленоиде (англ.Компактный Муонный Соленоид (CMS) объединяет физиков из многих стран, среди которых и российские специалисты.
Для анализа данных о более чем 13 миллиардах столкновений ионов свинца, каждое из которых породило десятки тысяч частиц, применили методы машинного обучения. Алгоритм обучили распознавать закономерности распада характерные для «частиц X». После образования частицы через короткое время разлетаются на составляющие, и картина этого распада уникальна для «частиц X».
Благодаря такому подходу удалось выделить около 100 частиц X — или экзотических мезонов X(3872), названных так из-за своей расчетной массы. Пока ученые точно не знают, из чего состоит X(3872): это либо компактный тетракварк, либо совершенно новый тип частиц, состоящий из двух слабосвязанных мезонов, которые сами состоят из двух кварков.
Ученые, открыв способ получения необходимого количества экзотических мезонов, намерены изучить внутреннее строение частицы X.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Letters.