Российские физики-ядерщики приняли участие в открытии частицы-тетракварка

Российские и американские физики-ядерщики из коллаборации DZero, работающей с американским детектором Тэватрон, объявили об открытии экзотической «радужной» частицы, состоящей из четырех кварков всех четырех их «цветов».

Коллектив физиков, в том числе и ряд российских ученых из МГУ им. М.В. Ломоносова и институтов Академии наук, представил результаты анализа данных, собранных детектором D0 за все время работы Теватрона при наблюдениях за распадами редчайших частиц — так называемых «странных» B-мезонов.

По современным представлениям, все элементарные частицы состоят из небольших объектов, которые физики называют кварками. Протоны, нейтроны и прочие «тяжелые» частицы, называемые барионами, содержат в себе три кварка. Их меньшие собратья, так называемые мезоны, содержат в себе два элемента — «обычный» кварк и антикварк, базовую составляющую антиматерии.

Как рассказывают ученые, накопленные в последние годы данные на БАК и Тэватроне показывают, что в «супе» из элементарных частиц, которые рождаются во время столкновений ионов и протонов в этих коллайдерах, могут встречаться не только классические мезоны и барионы, состоящие из трех «кирпичиков"-кварков, но и экзотические тетракварки и пентакварки.

Ученые из коллаборации DZero открыли в данных Тэватрона следы необычного «радужного» тетракварка X(5568), состоящего из кварков всех четырех цветов — «верхнего» кварка, «нижнего» анти-кварка, «прелестного» кварка и «странного » анти-кварка. Эта частица обладает очень большой массой — она тяжелее недавно обнаруженных на БАК «дьявольских» пентакварков, несмотря на то, что в ней на один кварк меньше.

Подобное устройство тетракварка, как объясняют ученые, делает их более уверенным в существовании данной частицы, чем в случае с пентакварком и другими «кандидатами» на роль «квартета кварков», так как все они должны содержать в себе кварк и антикварк одного и того же цвета. Это заставляет многих физиков считать, что прочие частицы на самом деле являются своеобразными «молекулами» из двух мезонов, а не едиными пента- или тетракварками.

Например, подобная частица из четырёх кварков - Y(4260), состоящая из очарованных кварка и антикварка вместе с верхним кварком (u-кварком) и нижним антикварком (d-антикварком), впервые была открыта (в 2005 году на Стэнфордском линейном ускорителе) и затем исследована японской коллаборацией Belle на электрон-позитронном коллайдере KEKB. В тех исследованиях также принимали участие российские учёные — в частности, сотрудники Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ).

В существовании этих частиц ученые не сомневаются — статистическая достоверность открытия составляет пять сигма, что эквивалентно одной случайной ошибке или сбою в работе детектора в одном случае на шесть миллионов попыток. Дальнейшее изучение X(5568), как надеются участники DZero, поможет понять, как устроена эта частица, как быстро она распадается и существуют ли другие тетракварки, о возможном открытии которых физики говорили в последние 3-5 лет.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.