Физики открыли первый тетракварк сразу с четырьмя ароматами

Тетракварк

Команда физиков из коллаборации под названием DZero сообщили о том, что им удалось открыть новую элементарную частицу, которая была названа тетракварком X(5568). Особенность этой частицы в том, что она первая из всех известных в настоящее время, которая содержит в себе четыре отдельных кварка с разными квантовыми ароматами. К ним относятся верхний кварк (u), нижний кварк (d), странный кварк (s) и прелестный кварк (b). Статья с подробным описанием достижений физиков была подана для публикации в популярном журнале Physical Review Letters, но в настоящее время она пока еще не издана, однако препринт данного материала можно почитать на сайте arXiv.org.

Создание тетракварка

Частица эта была открыта физиками в рамках проведения анализов архивной информации об экспериментах по сталкиванию протонов, а также антипротонов в Тэватроне. Это устройство является ускорителем элементарных частиц и было закрыто еще в 2011-ом году. Коллаборация долгое время искала необычные промежуточные частицы, которые при столкновениях распадались необычным образом на на Bs-мезон и пи-мезон. Эти частицы, как и любые известные науке мезоны, состоят исключительно из пар кварк-антикварк. Стоит отметить, что первый из них включает в свой состав странный кварк и прелестный антикварк, а второй содержит внутри себя нижний и верхний кварки и антикварки, при этом их сочетания могут быть разными.

В рамках проведения исследований ученые изучали кривую распределения масс Bs-мезона и пи-мезона, которые образовались в ходе искусственно созданных протон-антипротонных столкновений. Данные, которые были собраны за 9 лет работы коллайдера, были изучены учеными, и они заметили существенный избыток частиц, чья суммарная масса была равна 5568 мегаэлектронвольт. Примечательно, что статистическая значимость данного события равна 5.1 сигма, а это значит, что вероятность появления этих пиков как флуктуации фонового сигнала составляет всего 0,000017%.

Тетракварк

Один из представителей коллаборации по имени Дмитрий Денисов отметил, что изначально команда ученых не поверила в то, что им удалось открыть новую простейшую частицу. Только после проведения многочисленных проверок и исследований стало доподлинно известно, что наблюдаемый ими сигнал никак не может быть связан с фоновыми помехами или какими-либо процессами. Он наглядно говорил о существовании этой новой частицы.

Характер пика четко указывает на то, что эта частица-прародитель содержит внутри себя 4 совершенно разных кварка. Ученые обратили внимание на то, что его довольно большая ширина говорит только про то, что распад управляется исключительно сильным взаимодействием. Именно эти процессы позволяют сохранять аромат участвующих частиц, а продукты распада при этом содержат внутри себя 4 типа кварков.

Тетракварк

В настоящее время нет информации о структуре нового тетракварка. Он может быть в виде двух объединенных между собой пар кварков, а может выглядеть как четыре тесно сплетенных кварка между собой. Что касательно первого случая, то он напоминает в какой-то степени нетрадиционную молекулу, где две части вращаются друг вокруг друга. Довольно часто на этапе проведения исследований элементарных частиц исследователи сталкиваются с так называемыми адронами, которые содержат внутри себя по два мезоны или же по три барионы кварка.

Примечательно, что ни один природный закон не запрещает существование и других систем, которые могут состоять и из большего числа кварков. Обратим внимание, что впервые доказательства реального существования тетракварков были получены еще в далеком 2003-ем году в ходе проведения эксперимента Belle в Японии. Спустя некоторое время это открытие было полностью подтверждено коллаборацией LHCb. В прошлом году был открыт пентакварк – эта частица соержит в себе пять отдельных кварков. Примечательно, что все известные в настоящее время частицы содержат в себе только кварки не более чем трех квантовых ароматов. Новая частица именно поэтому позиционируется первой в своем роде.