Большой адронный коллайдер, как известно, машина невероятно сложная. Среди основных задач ускорителя заряженных частиц – разгон протонов и тяжелых ионов и изучения продуктов их соударений. Так что когда говорят «эти колдуны-ученые дробят материю на атомы», все действительно так, за исключением, конечно, того, что ученые – не колдуны. Новое исследование, результаты которого были представлены в ходе международной научной конференции по физике, подтвердило существование ранее неизвестной частицы, которая представляет собой тетракварк – экзотический адрон, содержащий два кварка и два антикварка. Это – самая долгоживущая частица экзотической материи, которую когда-либо открывали исследователи, и первая, содержащая два тяжелых кварка и два легких антикварка. И прежде чем вы окончательно запутаетесь, напомним, что кварки – это фундаментальные строительные блоки, из которых строится материя. Объединяясь, эти субатомные частицы образуют адроны – группу, включающую знакомые протоны и нейтроны (иными словами, кварки меньше, чем просто маленькие.) Протоны и нейтроны состоят из трех кварков, но недавно обнаруженная частица адрона состоит из четырех, что делает ее разновидностью тетракварка – абсолютно новой частицы.

Физики открыли новую элементарную частицу – двойной тетракварк

Интересно, что в последние годы был обнаружен ряд так называемых экзотических адронов – частиц с четырьмя или пятью кварками вместо обычных двух или трех. Новое открытие касается особенно уникального и по-настоящему экзотического адрона.

Мир элементарных частиц

Элементарные частицы, хотя и невидимы человеческому глазу, составляют как и нас самих, так и все, что нас окружает. Говоря о кварках, важно понимать, что они отличаются друг от друга массой и зарядом. Новый тетракварк – первый экзотический адрон, который ученые называют очаровательным. Причина заключается в том, что два его кварка присутствуют рядом с антикварками, а вот они не очаровательны совершенно.

Кварки можно рассматривать как кирпичики Lego, поэтому просто обнаружить новую комбинацию из четырех кварков, которые ранее не наблюдались – не такой уж увлекательный процесс как может показаться. Что интересно изучать, так это ТО, КАК эти частицы объединяются – понимая эти процессы мы наконец сможем узнать как кварки склеиваются между собой, – сообщила Фрейя Блекман, физик из Университета Врие в Брюсселе, которая не принимала участия в исследовании. Я думаю, что это очень захватывающий результат.

Кварки – это строительные блоки материи. Их изучение помогает нам лучше понять Вселенную и окружающий мир.

Итак, новая частица содержит два кварка и два антикварка – злые близнецы кварка, если можно их так назвать. В последние годы было обнаружено несколько тетракварков (в том числе один с двумя кварками и двумя антикварками). Новое открытие физики выделяют особенно, так как частицы, содержащие кварк и антикварк, обладают по их словам «скрытым очарованием».

Почему тетракварк – особенная частица?

Экзотические частицы, подобные новому тетракварку, могут создаваться в ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер, но появляются и исчезают они чрезвычайно быстро. Считается, что новый тетракварк существует довольно долго, прежде чем распадется. Но «долго» в данном случае – невероятно короткий период времени, за который вряд ли эту частицу можно измерить в наших, уж извините, человеческих терминах.

Продолжительно жизни нового тетракварка вероятно, немного превышает одну квинтиллионную секунды, – сказал Патрик Коппенбург, физик из Голландского национального института субатомной физики и член команды LHCb в ЦЕРН.

Как и многие другие кварковые состояния, новая частица была обнаружена найден физиками с использованием метода, под названием «охота за ударами». По сути, исследователи запускают ускоритель частиц и позволяют частицам сталкиваться, следя за неожиданным количеством энергии или массы в системе. Когда они получают результаты, не синхронизированные с основным шумом системы и отфильтровав все не относящиеся к делу сигналы, у физиков появляется подсказка – они наткнулись на что-то новое.

Большой адронный коллайдер в ЦЕРН позволяет ученым раскрывать самые удивительные тайны Вселенной.

Отметим также, что результаты, полученные с помощью БАК, способствуют пониманию физиками того, как взаимодействуют фундаментальные частицы. Что же до нового тетракварка (научно записанный как Tcc+), то он распадается медленно, так как лишь немногим тяжелее частиц, на которые он распадается. Предыдущие результаты LHCb позволили физикам-теоретикам предсказать в 2017 году, что подобный тетракварк, называемый Tbb, может быть полностью стабильным, что означает, что он вообще не распадется из-за сильного взаимодействия.

Это будет прорыв в физике элементарных частиц, если будет доказано открытие нового типа тетракварка с двумя тяжелыми кварками и двумя легкими антикварками»,- отметил Руй-Линь Чжу, физик-теоретик из Нанкинского нормального университета в Китае. Новое открытие яявляется абсолютным триумфом теоретических предсказаний.

Физика элементарных частиц – очень увлекательная наука.

В целом, новый эксперимент подтверждает ранее полученные исследователями выводы: «теперь мы знаем, что это частицы правят адронной вселенной», – отмечают физики. Более того, открытие открывает путь для поиска более тяжелых частиц того же типа, с одним или двумя кварками. Ну а новая частица – очень заманчивая цель для дальнейшего изучения.

Дело в том, что частицы, на которые распадается тетракварк, сравнительно легко обнаружить, и в сочетании с небольшим количеством доступной энергии при распаде это приводит к превосходной точности определения массы тетракварка и позволяет изучать квантовые числа этой увлекательной частицы. Это, в свою очередь, может обеспечить строгую проверку существующих теоретических моделей и даже потенциально может позволить исследовать ранее недостижимые эффекты. Наука, вперед!