После перезапуска на новых мощностях Большой адронный коллайдер совершил первое значимое открытие. Группа ученых, работающих с БАКом, объявили о том, что обнаружили новый класс субатомных частиц, называемых пентакварками.

Напомним, что кварками являются заряженные субатомные частицы, которые, в свою очередь, формируют более крупные частицы, такие как протоны и нейтроны, состоящие из трех кварков. Такой класс частиц обычно называют барионами. Впервые они были описаны в 1964 году американским физиком Мюррейем Гелл-Манном, и с этого момента знание о них изменило представление о физике элементарных частиц.

Наука выяснила, что кварки, собираясь вместе, способны формировать другие частицы. Долгое время ученые обсуждали возможность существования, по крайней мере в теории, иного класса кварков, получивших впоследствии название пентакварков. Пентакварки, в свою очередь, представляют собой гипотетический класс субатомных частиц, состоящих из других субатомных частиц — четырех кварков и одного антикварка. Теперь же ученые, работающие с Большим адронным коллайдером, могут с уверенностью сказать о том, что пентакварки действительно существуют.

«Пентакварк — это не просто очередная новая частица. Он представляет собой способ агрегирования кварков, то есть фундаментальных субатомных частиц, составляющих обычные протоны и нейтроны, в уникальные формы, никогда ранее не виданные за более чем 50 лет экспериментальных поисков. Изучение их свойств позволит нам лучше понять природу обычной материи, протонов и нейтронов, из которых мы все созданы и состоим», — говорит Гай Уилкинсон из отдела LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment).

Команда ученых определила существование пентакварков путем наблюдения за распадом бариона «лямбда б». При расщеплении на три известные частицы (известные по крайней мере для физиков) — J/psi, протон и заряженный каон — ученые стали свидетелями переходного состояния, в котором стало возможно определение двух ранее не наблюдавшихся частиц.

«Благодаря анализу огромного объема данных, собранных с помощью Большого адронного коллайдера, а также благодаря невероятно высокой точности нашего детектора, мы изучили все возможные источники этих сигналов и пришли к выводу, что они могут быть объяснены только присутствием пентакваркового состояния», — говорит Томаш Скварники, физик отдела LHCb.

«Если точнее, это состояние может указывать на частицу, состоящую из двух кварков, одного «нижнего» кварка, одно с-кварка и одного «странного» антикварка».

Сейчас ученые собираются изучить окончательную структуру пентакварков, чтобы лучше понять их взаимосвязь между собой. И хотя темную материю, как ключевую цель для обновленного БАК, ученые пока не нашли, обнаружение пентакварков является очередным большим шагом вперед в изучении физики элементарных частиц.