Эксперимент LHCb на Большом адронном коллайдере открыл три новые экзотические частицы

349

Международная коллаборация LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК) наблюдала три неизученные ранее частицы: пентакварк нового типа и первую в истории пару тетракварков, в которую входит тетракварк нового типа. Результаты, представленные на семинаре ЦЕРНа, добавляют три новых экзотических участника в растущий список новых адронов, обнаруженных на БАК. Они помогут физикам лучше понять, как кварки связываются вместе в эти составные частицы.

Кварки — это элементарные частицы, которые бывают шести видов: верхние, нижние, очарованные, странные, истинные и прелестные. Обычно они объединяются в группы по двое и по трое, образуя адроны, такие как протоны и нейтроны, из которых состоят атомные ядра.

Однако реже они также могут объединяться в четырехкварковые и пятикварковые частицы, или «тетракварки» и «пентакварки». Эти экзотические адроны были предсказаны теоретиками в то же время, что и обычные адроны, около шести десятилетий назад, но лишь сравнительно недавно, за последние 20 лет, они были обнаружены LHCb и другими экспериментами.

Большинство экзотических адронов, открытых за последние два десятилетия, представляют собой тетракварки или пентакварки, содержащие очарованный кварк и очарованный антикварк, а оставшиеся два или три кварка представляют собой верхний, нижний или странный кварк или их антикварки.

Но за последние два года LHCb обнаружил разные виды экзотических адронов. Два года назад коллаборация обнаружила тетракварк, состоящий из двух очарованных кварков и двух очарованных антикварков, и два тетракварка с «открытым очарованием», состоящих из очарованного антикварка, верхнего кварка, нижнего кварка и странного антикварка.

А в прошлом году он обнаружил первый в истории случай тетракварка с «двойным открытым очарованием»  — с двумя очарованными кварками и верхним и нижним антикварком. Открытый здесь означает, что частица содержит очарованный кварк без эквивалентного антикварка.

Открытия, объявленные вчера коллаборацией LHCb, включают новые виды экзотических адронов.

Первый вид, наблюдаемый при анализе «распадов» отрицательно заряженных В-мезонов, представляет собой пентакварк, состоящий из очарованного кварка и очарованного антикварка, а также верхнего, нижнего и странного кварков. Это первый пентакварк, содержащий странный кварк.

Два новых тетракварка
Два новых тетракварка, проиллюстрированные здесь как отдельные блоки тесно связанных кварков. Одна из частиц состоит из очарованного кварка, странного антикварка, верхнего антикварка и нижнего антикварка (слева), а другая состоит из очарованного кварка, странного антикварка, верхнего антикварка и нижнего кварка (справа). Автор: ЦЕРН

Это открытие имеет колоссальную статистическую значимость в 15 стандартных отклонений, что намного превышает 5 стандартных отклонений, необходимых для утверждения о наблюдении частицы в физике элементарных частиц.

Второй вид представляет собой тетракварк с двойным электрическим зарядом. Это тетракварк с открытым очарованием, состоящий из очарованного кварка, странного антикварка, верхнего кварка и нижнего антикварка, и он был обнаружен вместе со своим нейтральным аналогом при совместном анализе распадов положительно заряженных и нейтральных B-мезонов.

Новые тетракварки, наблюдаемые со статистической значимостью 6,5 (двухзарядная частица) и 8 (нейтральная частица) стандартных отклонений, представляют собой первый случай наблюдения пары тетракварков.

Частицы Стандартной модели
Частицы Стандартной модели — кварки показаны фиолетовым цветом. Каждый из первых трех столбцов образует поколение частиц материи. Масса, заряд и спин указаны для каждой частицы.

«Чем больше анализов мы проводим, тем больше видов экзотических адронов мы находим», — говорит координатор физики эксперимента LHCb Нильс Тюнинг.

«Мы наблюдаем период открытий, подобный 1950-м годам, когда начали открывать «зоопарк частиц» адронов, что в конечном итоге привело к кварковой модели обычных адронов в 1960-х годах. Мы создаем «зоопарк частиц 2.0».

Обнаружение новых видов тетракварков и пентакварков и измерение их свойств поможет теоретикам разработать единую модель экзотических адронов, точная природа которых в значительной степени неизвестна. Это также поможет лучше понять обычные адроны.

В то время как некоторые теоретические модели описывают экзотические адроны как отдельные единицы тесно связанных кварков, другие модели рассматривают их как пары стандартных адронов, слабо связанных в молекулярно-подобную структуру. Только время и дальнейшие исследования экзотических адронов покажут, чем являются эти частицы.

Источник: lhcb-outreach.web.cern

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии