Подтверждено существование экзотических адронов

В конце прошлой недели ученые с коллаборации CERN сообщили, что существование экзотических адронов — типа материи, который не вписывается ни в одну из традиционных моделей современной физики частиц — подтверждено.

Адроны — это субатомные частицы, состоящие из кварков и антикварков (которые обладают такой же массой, как и кварки, но противоположным зарядом), взаимодействующих посредством «мощной силы», которая удерживает протоны вместе внутри ядра атома.

Исследователи, работающие на Большом адронном коллайдере (LHCb) в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) в Швейцарии, где в 2012 году был открыт неуловимый бозон Хиггса, 14 апреля объявили о подтверждении существования нового типа адрона с небывалой степенью статистической достоверности.

«Мы однозначно наблюдали крайне экзотическое состояние, которое выглядит как частица из двух кварков и двух антикварков. Открытие может дать нам новый взгляд на физику сильного взаимодействия», — комментирует соавтор открытия Томаш Скварницки, физик-ядерщик из Сиракузского университета в Нью-Йорке.
Стандартная модель физики элементарных частиц предполагает существование двух типов адронов. «Барионов» (например, протонов), которые состоят из максимум трех кварков, и «мезонов», образованных парой кварк-антикварк. Но с тех пор как была разработана Стандартная модель, физики предсказали существование и других типов адронов, состоящих из различных комбинаций кварков и антикварков, которые могут возникнуть в результате распада мезонов.

В 2007 году группа ученых из Belle Collaboration, используя ускоритель частиц в Японии, обнаружили свидетельства существования экзотической частицы под названием Z(4430), которая была образована двумя кварками и двумя антикварками. Тогда многие ученые посчитали анализ «наивным» и сослались на отсутствие хороших доказательств, говорит Скварницки.

Несколькими годами позже команда BaBar использовала более сложный анализ, который мог объяснить предыдущий результат без участия экзотических адронов.

«BaBar не доказал, что измерения и интерпретации данных учеными Belle были ошибочными, — говорит Скварницки. — Им просто казалось, что отталкиваясь от их данных, не было необходимости постулировать существование этой частицы».
Поэтому команда провела еще более строгий анализ данных и нашла убедительные доказательства существования частицы.

Команда LHCb изучила данные более 25 000 событий распада мезонов, выбранных из 180 триллионов протон-протонных столкновений на Большом адронном коллайдере — мощнейшем в мире ускорителе частиц. Они проанализировали данные, используя методы команд Belle и BaBar, и подтвердили, что частица реальна, и это — экзотический адрон.

Результаты эксперимента убедительно доказывают существование этих частиц, и никаких артефактов в данных нет, говорит Скварницки.

Его коллега, Шелдон Стоун из CERN, также высоко оценивает достижение:

«Здорово, наконец, доказать существование чего-то, что мы давно предполагали»