Китайский коллайдер «поймал» странную частицу

Международная группа физиков, работающих на электрон-позитронном коллайдере в Китае, открыла новую тяжелую частицу, которая, возможно, состоит из очарованных кварков, однако ее свойства не укладываются в существующие представления о таких частицах, сообщает Институт физики высоких энергий Академии наук КНР.

Ученые из Китая, России, Украины, США, Германии и других стран в эксперименте BESIII на Пекинском электрон-позитронном коллайдере исследовали необычную частицу Y(4260), которая была открыта в 2005 году на Стэнфордском линейном ускорителе (SLAC). Эта частица, как считают ученые, может быть «чармонием» — мезоном, состоящим из c-кварка и с-антикварка, которых еще называют «очарованными» (от «charm»). Однако ее свойства не соответствуют ожидаемым для такого мезона, что заставило физиков отнести ее к расширяющемуся семейству экзотических частиц — XYZ-мезонов, в которое входят также Y(4140), Y(3490) и многие другие.

С декабря 2012 года физики наблюдали за результатами столкновений позитронов и электронов в коллайдере и фиксировали рождение частиц Y(4260). Однако в процессе эксперимента ученые обнаружили, что эта частица, в свою очередь, порождает еще одну неизвестную частицу, которую они обозначили Z_c(3900).

Она, как и Y(4260), принадлежит к XYZ-мезонам, состоящих из очарованных кварка и антикварка, однако сильно отличающихся от обычных очарованных мезонов (частицы J/psi). Некоторые теоретики полагают, что в таких аномальных мезонах глюоны (частицы, связывающие кварки между собой) находятся в возбужденном состоянии. Однако эта версия не объясняет, почему Z_c(3900) распадается на электрически заряженный пи-мезон и J/psi, а значит сам должен быть электрически заряжен — комбинация очарованного кварка и антикварка дает нейтральную частицу.

Положительно заряженная частица Z_c(3900) могла бы быть «тетракварком», то есть связанным состоянием очарованных кварка и антикварка вместе с верхним-кварком (u-кварком) и нижним антикварком (d-антикварком). Либо Z_c(3900) может быть псевдомолекулярной структурой из двух мезонов. Статья о новой частице передана для публикации в журнал Physical Review Letters.