Большой адронный коллайдер не смог подтвердить открытие Тэватрона — новый тип тетракварка. Экзотические частицы могут быть абсолютно эфемерными, существуя лишь крошечные доли секунды перед распадом. Недавнее открытие нового типа частиц-тетракварков может оказаться столь же недолговечным, согласно новому исследованию, хотя этот вопрос еще не решен.

Новый тетракварк — структура из четырех кварков, фундаментальных частиц, составляющих протоны и нейтроны в атоме — вышел в свет в конце февраля с подачи ученых эксперимента DZero на ускорителе Тэватрон при Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Иллинойсе. Результаты представили неожиданную конфигурацию из кварков четырех разных ароматов, которая не была предсказана и могла бы помочь определить сложнейшие правила работы кварков. Но теперь ученые Большого адронного коллайдера — крупнейшего в мире ускорителя частиц, раскинувшегося под землей на границе Швейцарии и Франции, — говорят, что пытались и не смогли подтвердить существование этой частицы в своих собственных данных.

«Мы не увидели никаких тетракварков вообще, — говорит Шелдон Стоун, физик Сиракузского университета, руководящий анализом эксперимента LHCb. — Мы опровергли их результат».

Лидеры группы DZero, однако, настаивают на своем открытии, которое показалось в архивных данных, по крайней мере пока не увидят более конкретизированный выход данных из LHCb.

«У них нет никаких письменных документов пока, просто заявления, — говорит Дмитрий Денисов, сопредставитель эксперимента DZero. — Может, оно верное, может, нет. Будем ждать дополнительной информации». Тэватрон прекратил работу в 2011 году.

Если новый тетракварк существует, он теоретически должен показаться в массовом порядке на БАКе и, возможно, в меньших количествах на других ускорителях. Открытие DZero появилось не из прямого поиска нового тетракварка, который получил название X(5568), а скорее из допущения его существования после просмотра пар частиц, которые могли быть продуктом его распада. Этих частиц, пионов и B-мезонов (оба состоящие из пар кварков и антикварков), на эксперименте LHCb еще больше, чем было на DZero, и логично было бы предположить, что если тетракварк X(5568) существует, его можно найти везде. Но поскольку каждый коллайдер и эксперимент работает по-своему и обладает уникальной чувствительностью, возможно, DZero был оборудован лучше для поиска именно тетракварка. «Пока слишком рано говорить, может ли LHCb вообще увидеть такой объект», говорит Денисов.

«Я думаю, что чувствительность LCHb намного лучше, чем DZero, так что я сомневаюсь в том, что результат по тетракварку реален, — говорит Том Браудер из Гавайского университета, член эксперимента ускорителя Belle в Японии. — Скорее всего, это статистическое отклонение. Можно придумать какую-нибудь теорию заговора на тему того, что его может произвести только Тэватрон, но не БАК, но я думаю, это неуместно».

И хотя Belle нашел первый известный тетракварк в 2003 году, он вряд ли смог бы заметить X(5568), говорит Браудер.

Ученые на другом эксперименте Тэватрона CDF (детектор столкновений в Лаборатории Ферми) стряхивают пыль с собственных данных в поисках этой частицы, но пока не выяснили, обладает ли их эксперимент достаточной чувствительностью, чтобы ее подметить. «Могли ли мы видеть эту штуку? В принципе, да, — говорит ученый Лаборатории Ферми и член CDF Джонатан Льюис. — Но этот вопрос требует подробного рассмотрения. Я не могу исключить такую возможность или подтвердить ее». Он также считает результаты LHCb весьма надежными.

Как бы то ни было, ученые ожидают найти больше тетракварковых частиц и других композиций кварков в ближайшие годы, поскольку ускорители становятся все более и более мощными. Полдесятка ныне известных тетракварков могут быть лишь верхушкой айсберга. И чем больше мы узнаем о разных возможных композициях кварков, тем лучше ученые надеются понять сложные законы квантовой хромодинамики, которые ими управляют. Эти правила в настоящее время объясняют много неясного в поведении кварков, но уравнения теории слишком сложные, чтобы решить много типов проблем. Определить, существует ли X(5568) — первый шаг в сторону прогресса.

«В любом случае это поможет науке узнать больше, — говорит Денисов. — Этот случай весьма трудный, поскольку совсем непонятно, как такой объект образовался и распался. Но так работает наука».