Новосибирские учёные были в числе 200 специалистов, участвовавших в эксперименте на Большом адронном коллайдере, в ходе которого была получена новая элементарная частица — пентакварк, узнал 20 июля корреспондент Сиб.фм из сообщения Новосибирского госуниверситета (НГУ).
Согласно современным представлениям, существует шесть кварков. Всё известное вещество Вселенной состоит из u- и d-кварков (от английских слов up и down). Эти кварки называют «лёгкими», или кварками первого поколения. Кварки образуют протоны и нейтроны, которые составляют ядро атома, а из атомов состоят молекулы.
«Что такое пентакварк? Уже из самого названия ясно, что речь идёт о частице, состоящей из пяти кварков... Кварк — это „кирпичик“, составляющая всех элементарных частиц. Протоны и нейтроны — это различные комбинации этих кварков. Например, в протоне два u-кварка и один d-кварк (uud), в нейтроне два d-кварка и один u-кварк (udd). Однако, кроме обычного вещества, которое мы вокруг себя видим, существуют и более экзотические, более тяжёлые кварки. Это s- и с-кварки (strange — „странные“ и charmed — „прелестные“) и t- и b-кварки (top — „высшие“ и beauty — „красивые“). Чтобы их породить, нужны космические лучи, которые летят через атмосферу с большой энергией, или ускоритель», — рассказал сотрудник НГУ и научный сотрудник Института ядерной физики Павел Кроковный.
Как в Новосибирском институте ядерной физики делают mega-science
Большой адронный коллайдер (LHC) — самый мощный существующий ускоритель частиц. На нём пучки протонов разгоняют до скоростей, близких к скорости света, и сталкивают друг с другом. В результате появляется множество частиц. В данном случае на коллайдере искали «прелестный» кварк.
Для этого исследователи наблюдали распад так называемого «лямбда»-бариона в конечное состояние из трёх частиц: «джей-пси» мезон, протон и K-мезон. Барион — частица, состоящая из трёх кварков, подобно протону или нейтрону. Отличие заключается в том, что в Λb-барионе вместо одного из u-кварков находится прелестный, т.е. b-кварк. Анализ продуктов распада бариона показал, что, кроме обычных и хорошо известных частиц, существовала некая новая, промежуточная — пентакварк.
«Почему мы так уверены, что в составе новой частицы было именно пять кварков? Потому что в итоге произошёл распад на две частицы: протон, а протоны состоят из трёх кварков, и „джей-пси“-мезон, состоящий из двух кварков: с-кварка и антикварка (базовой составляющей антиматерии). Никак нельзя „придумать“ частицу, состоявшую из трёх или двух кварков, которая бы давала именно такие продукты распада. Единственный вариант — пентакварк», — сказал учёный.
По словам официального представителя коллаборации LHCb (проекта по изучению элементарных частиц на коллайдере) Гая Уилкинсона, пентакварк представляет собой способ упаковки кварков, обычно составляющих протоны и нейтроны, в частицу, которую не наблюдали за все 50 лет экспериментов.
Список участников коллаборации LHCb насчитывает около двухсот человек. Россию представляли восемь институтов и два университета. В частности, сотрудник НГУ и ИЯФ СО РАН, китайский физик Шухао Юань был среди учёных, анализировавших распад Λb-бариона, который и привёл их к указанию на существование пентакварка.
«Я, разумеется вместе с группой других членов коллаборации LHCb, делал первые измерения параметров распада Λb-бариона. Кроме того, мы искали пентакварк в других процессах. Некоторые намеки на его появление мы обнаружили и при других вариантах распада Λb-бариона. Этот результат подтверждает наши доводы о существовании пентакварка. Работа по этой теме вскоре будет опубликована», — рассказал Юань.
Он добавил, что был впечатлён полученными результатами, но необходимо было провести ещё много тестов, чтобы их подтвердить.
По словам учёного, открытие новой частицы подтверждает разработанную физиками теорию Стандартной модели — теорию строения и взаимодействий элементарных частиц.
Теоретики предсказывали существование пентакварка ещё в начале 2000-х годов. Разные группы учёных сообщали, что обнаружены «кандидаты» в пентакварки, но данные впоследствии не подтверждались.
«На этот раз результаты таковы, что физики не сомневаются — пентакварк „попался“. Теперь, когда известна вероятность рождения новой частицы, её масса и другие характеристики — полученная экспериментальная информация поможет изучить особенности „упаковки“ кварков и в дальнейшем сузить круг существующих теоретических моделей, которых в физике немало», — говорится в сообщении НГУ.
Корреспонденту Сиб.фм не удалось получить комментарий Павла Кроковского, так как в данный момент он находится в Японии. Напомним, там планируется строительство совместного российско-японского линейного коллайдера стоимостью в 10 млрд долларов. С его помощью можно будет изучать свойства тёмной материи. Совместный проект в области ядерной физики планируется и с Китаем.
Подпишитесь на нас в Telegram
