В ЦЕРНе впервые наблюдали частицу, состоящую из четырех кварков

Ученые из коллаборации LHCb сообщили, что они впервые зафиксировали в эксперименте на Большем адронном коллайдере экзотическую частицу, состоящую из четырех кварков. Результаты опубликованы в журнале Science Bulletin.

Сильное взаимодействие — одна из фундаментальных сил природы, которая связывает кварки в адроны — строительные блоки атомов, такие как протон и нейтрон. Согласно кварковой модели, адроны могут быть образованы двумя или тремя кварками. В этом случае они называются мезонами и барионами соответственно, а вместе — обычными адронами.

Модель кварков также допускает существование экзотических адронов, состоящих из четырех (тетракварки), пяти (пентакварки) и более кварков. Поиск экспериментального доказательства существования экзотических адронов — одна из задач Большего адронного коллайдера в ЦЕРНе.

Впервые сигнал экзотического адрона физики наблюдали в 2003 году в эксперименте Belle на ускорителе КЕК в Японии. В последующие годы было открыто еще несколько экзотических состояний, для теоретического объяснения которых требуется наличие четырех составляющих кварков.

Теперь же ученые из коллаборации LHCb впервые экспериментально обнаружили адрон, состоящий из четырех очарованных кварков. Частица появилась в протон-протонных столкновениях при энергиях центра масс до 13 тераэлектронвольт.

"Очень интересно увидеть первое экспериментальное свидетельство очарованного тетракварка. Уникальный состав нового состояния делает его идеальной моделью для понимания сильного взаимодействия внутри адронов", — приводятся в пресс-релизе издательства слова одного из участников эксперимента физика Люпань Ань (Liupan An), работающего в Национальном институте ядерной физики в Италии.

Природа наблюдаемого тетракваркового состояний еще не определена. Есть несколько вариантов объяснения. Для их подтверждения или опровержения потребуются дополнительные эксперименты, считают ученые.

"Наблюдение LHCb открывает новое окно для исследований мультикварковой адронной спектроскопии. Дополнительные исследования как экспериментальных, так и теоретических физиков в будущем дадут возможность понять природу состояния четырех очарованных кварков", — говорит Янси Чжан (Yanxi Zhang), работающий над экспериментом LHCb в Пекинский университет.

"Если интерпретация четырех тяжелых кварков верна, ожидается, что полный спектр этих сильносвязанных состояний будет обнаружен на основе данных, которые LHCb соберет в ближайшем будущем, — отмечает еще один автор исследования, Джакомо Грациани (Giacomo Graziani) из Национального института ядерной физики во Флоренции.

LHCb — один из четырех крупных экспериментов, проводимых в настоящее время на самом мощном ускорителе частиц в мире. Эксперимент посвящен прецизионным измерениям частиц, состоящих из тяжелых кварков — очарованных и прелестных.

В этих исследованиях физики изучают сильные взаимодействия, ищут косвенные свидетельства новой физики, а также пытаются разгадать загадку асимметрии материи и антивещества. В коллаборации LHCb участвуют более 1400 ученых и инженеров со всего мира.