Физика

Обнаружена новая частица, которая уточнит кварковую модель

US Department of Energy

Коллаборация LHCb, входящая в CERN (Европейская организация по ядерным исследованиям) объявила об открытии нового состояния c-кварка и анти c-кварка — частицы ψ3(1D). Экспериментальное наблюдение этой частицы позволило закрыть один из пробелов в кварковой модели. Результаты были представлены на Международном совещании по электрон-позитронным столкновениям в области энергии от Phi до Psi.

Кварковая модель — часть Стандартной модели, описывающая сильные взаимодействия. В частности, она описывает возможные состояния c-кварков и анти c-кварков (очарованных кварков и очарованных анти-кварков). Многие состояния (то есть частицы) кварковой модели уже наблюдались экспериментально, и их свойства определены с высокой точностью.

Связанным состоянием c-кварка и анти c-кварка является чармоний, самым легким из которых считается джи-пси мезон (J/ψ-мезон). С момента открытия J/ψ-мезона (1974 г.) было обнаружено достаточно много чармониев.

«Чармонии — очень большой класс частиц, среди которых известно более 20 состояний. Но в этом классе есть и белые пятна — частицы, которые предсказываются моделью, но не наблюдаются в эксперименте. Много лет их искали, но не находили, — рассказывает сотрудник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник НИЦ "Курчатовский институт - ИТЭФ", кандидат физико-математических наук Иван Беляев. — Сигнал от частицы, который мы увидели, обладал удивительным свойством — был очень узким, хотя его типичная ширина должна была быть в 10-20 раз больше. В течение полугода мы проверяли, не ошиблись ли — это первое, что должен сделать физик, когда получает такую красивую картинку. Но теперь уже точно есть повод для радости — мы увидели ту частицу, которую долгое время не удавалось обнаружить».

Наблюдаемая масса и узкая ширина действительно позволяют говорить об обнаружении нового состояния чармония со спином 3, которое ранее не наблюдалось ни в одном эксперименте. Однако массы и ширины недостаточно, чтобы идентифицировать частицу полностью, поэтому необходимо продолжать набор статистики.

В физике высоких энергий принято верифицировать результаты в независимых экспериментах на других установках. Параллельно с экспериментами на LHCb, где изучаются аннигиляции при протон-протонных столкновениях, проверить вероятность рождения ψ3(1D) можно также в эксперименте Belle II в Японии, в котором происходит столкновение электронов и позитронов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.