Цивилизация
Открытие двух новых частиц и возможное открытие третьей — это «еще один шаг в понимании сильного ядерного взаимодействия - одной из четырех фундаментальных сил в природе», считают в CERN.
Желаем вам только приятных открытий!
Что касается недавно обнаруженной на БАКе частицы, как видно на диаграмме Фейнмана, этот тетракварк состоит из двух с-кварков (очарованных), u-антикварка и d-кварка.
Со времен эксперимента Belle (2003 год) называлось несколько различных кандидатов в тетракварки, но все они вызывали сомнения. Лишь в 2014 году на Большом адронном коллайдере было доказано существование кандидата на эту частицу, о котором говорили еще с 2007 года, а в 2015 году был обнаружен пентакварк (состоящий из пяти кварков)
Три стандартных отклонения — действительно очень низкая достоверность. Обычно об открытии физики говорят, когда речь идет о пяти сигма.
Впрочем, существование тетракварка в эксперименте подтверждено с очень низкой достоверностью – менее трех стандартных отклонений. «Тут даже не о чем пока говорить, значимость очень маленькая. И даже если значимость повысится, это добавит всего одну частицу в зоопарк экзотических мезонов, которых уже наоткрывали кучу и никак не могут объяснить. А сколько их наоткрывали, я уже сбился со счета. Было бы удивительно, если бы этих частиц не открыли», — пояснил Андрей Ростовцев. – Это даже не открытие, а экспериментальное подтверждение того, что ожидалось. Сюрпризом это никак не является».
Существование таких частиц, состоящих не из двух и не из трех, а четырех и большего числа кварков, не предполагается, но и не исключается Стандартной моделью. Как в первом, так и во втором случае в эксперименте LHCb фиксируются не сами частицы, а продукты их распада. Ученые измеряют импульс и энергию этих частиц. Оценивая их, можно вычислить инвариантную массу частицы, которая на них распалась.
Ученые строят так называемый график инвариантных масс. Если на нем определенной массе соответствует некий пик, то он соответствует какой-то частице.
«Тетракварки и пентакварки — это всякая экзотика, которая не укладывается в существующие схемы для барионов и мезонов», — пояснил физик. Предполагаются, что в эксперименте на LHCb тетракварки также появляются в результате распада b-мезонов.
Некоторое время назад на японском ускорительном эксперименте Belle была найдена буквально куча экзотических частиц, не похожих на обычные барионы. Никто не знает точно, что это такое, но есть предположения, что это экзотические состояния, которые содержат четыре или пять кварков, чего раньше не наблюдалось.
Кроме того, ученые нашли свидетельства существования третьей частицы, которую относят к тетракваркам, состоящим из двух кварков и двух антикварков.
Обнаруженные частицы имеют более короткое время жизни, чем их невозбужденные аналоги. Их время существования также предсказано ранее теоретиками.
«В общем-то, никто не сомневался в существовании этих сигма-гиперонов, не было сомнения в том, что они есть. Они были предсказаны Стандартной моделью, все эти частицы досконально изучены и даже предсказаны их массы. И впереди еще море других частиц, которые только предстоит зарегистрировать», — поясняет Ростовцев.
По сути, в ходе эксперимента LHCb обнаружены возбужденные состояния уже найденных ранее частиц, которые несколько тяжелее. На двух верхних графиках проиллюстрирован распад двух ранее найденных частиц, на нижних – их возбужденных аналогов.
Суть открытия «Газете.Ru» прокомментировал д. ф.-м. н. Андрей Ростовцев, специалист по физике элементарных частиц. «Обнаруженные две частицы называются сигма-гипероны, относящиеся к барионам. Это самые тяжелые частицы из семейства легких кварков. Сигма-гипероны, содержащие b-кварки пока не очень хорошо изучены. Самые простые из них ранее открыты на эксперименте CDF «Фермилабе». Это были сигма-гипероны, содержащие b-кварк».
У детектора LHCb большое преимущество в том, что он «заточен» на регистрацию тяжелых частиц, содержащих именно b-кварки. Как говорят физики, у него «большая статистика» таких частиц.
B-мезоны распадаются, и при их распаде возникает множество частиц, которые содержат b-кварки (они же бо́ттом-кварк (англ. bottom), бью́ти-кварк (англ. beauty).
B-мезоны — мезоны, состоящие из b-антикварка и верхнего, нижнего, странного или очарованного кварков. B-мезоны живут не очень долго, но успевают пролететь значительные расстояния, которые можно зафиксировать.
Новые частицы регистрируются на Большом адронном коллайдере при столкновении двух пучков протонов, летящих навстречу друг другу. Два основных детектора, ALICE и CMS, регистрируют новые частицы прямо в центре взаимодействия пучков. В отличие от них детектор LHCb измеряет эффекты при распаде b-мезонов, образующихся в направлении пучков. Поэтому детектор расположен асимметрично.
Одна представлена двумя u-кварками и одним b-кварком, вторая состоит из двух d-кварков и одного b-кварка. Предположения о существовании этих частиц высказывались ранее
Обе найденные частицы, чье существование предсказано Стандартной моделью, принадлежат к барионам, к которым относятся и протоны. Если протоны состоят из трёх кварков (один d-кварк и два u-кварка), то новые частицы имеют другой состав.
