Два тетракварка оказались одной частицей

Изучая собранные электрон-позитронным коллайдером данные, физики смогли определить новые свойства частицы Z_c(3900), состоящей из четырех кварков. Результаты новой работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.

До недавнего времени известные частицы, состоящие из кварков, содержали только две (мезоны) или три (барионы) элементарных составляющих. В последние несколько лет были также получены серьезные указания на существование состоящих из четырех (тетракварков) и пяти (пентакварков) частиц. Одна из таких частиц — обнаруженная в 2013 году Z_c(3900) с массой 3900 МэВ. Изучать подобные системы достаточно трудно из-за малого временем жизни и малой вероятности образования частицы.

Первые свидетельства существования Z_c(3900) независимо друг от друга получили международные коллективы BESIII (Китай) и Belle (Япония). Обе группы обнаружили признаки частицы во время изучения электрон-позитронных столкновений в канале распада на J∕ψ-мезон и два пиона. С тех пор в эксперименте BESIII были получены намеки на существование тетракварка с массой 3885 МэВ в канале распада на D-мезоны. Принимая во внимание такую малую разницу в массах, вставал вопрос: могут ли Z_c(3885) и Z_c(3900) оказаться одной и той же частицей?

Чтобы внести ясность в ситуацию, необходимо сравнить квантовые характеристики частиц, такие как спин и четность. Для Z_c(3885) они уже были измерены ранее, теперь в BESIII изучили более 6000 событий образования Z_c(3900) и сопоставили результаты с моделированием при различных значениях параметров. Наилучшее соответствие было достигнуто при значении спина 1 и положительной четности. Таким образом, эти два свойства у Z_c(3885) и Z_c(3900) оказались одинаковыми, что указывает на верность гипотезы об обнаружении лишь одного тетракварка с такой массой.