Физики открыли новый класс пентакварков
Их существование может существенно повлиять на наши модели материи, обнаруженные в других частях Вселенной
Томаш Скварницкий, профессор физики Сиракузского университета, открыл новую информацию о классе частиц, называемых пентакварками. Его открытия могут привести к новому пониманию структуры материи во вселенной.
При содействии Лиминга Чжана, доцента Университета Цинхуа в Пекине, Скварницкий проанализировал данные эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН, в Швейцарии. Физик-экспериментатор обнаружил доказательства существования трех неизвестных пентакварков, каждый из которых разделен на две части.
«До сих пор мы думали, что пентакварк состоит из пяти элементарных частиц (называемых кварками), слипшихся воедино. Наши результаты доказывают обратное», — говорит Скварницкий, член Американского физического общества.
Ученый является частью команды исследователей, в том числе членов Сиракузской группы по физике высоких энергий (HEP), изучающей фундаментальные частицы и силы во Вселенной. Большая часть их работы проводится в лаборатории CERN, Большой адронный коллайдер которой является самым большим и самым мощным детектором частиц в мире.
Именно внутри БАК протоны сталкиваются вместе при высоких энергиях. То, что находится внутри частиц, помогает ученым исследовать фундаментальные тайны вселенной.
Изучая столкновения протонов в 2015-18 гг., Томаш Скварницкий подтвердил существование субструктуры в пентакварке. По его словам, это было трио узких пиков в кинематических данных БАК. Каждый пик относится к определенному пентакварку, а именно, к одному, разделенному на две части: барион с тремя кварками и мезон с двумя кварками.
Пик также предполагает резонанс, недолговечное явление во время распада частицы, при котором одна нестабильная частица превращается в несколько других. Резонанс возникает, когда протоны (тип бариона) встречаются — или, точнее, скользят друг в друга — во время столкновения БАК.
Уникальность каждого из этих трех пентакварков состоит в том, что их масса немного меньше суммы их частей — в данном случае массы бариона и мезона. «Пентакварк не разлагался в результате обычного, легкого, распадающегося процесса», — говорит Скварницкий. «Вместо этого он распался, медленно и кропотливо переставляя свои кварки, образуя узкий резонанс».
«Пентакварки, возможно, не играют существенной роли в материи, из которой все состоит, — говорит он, — но их существование может существенно повлиять на наши модели материи, обнаруженные в других частях Вселенной, таких как нейтронные звезды».