ЦЕРН подтвердил открытие нового класса частиц — пентакварков

в 18:57, , рубрики: LHCb, БАК, Научно-популярное, пентакварки, суперкомпьютеры, физика, ЦЕРН

ЦЕРН подтвердил открытие нового класса частиц — пентакварков - 1

Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) сообщила об открытии нового экзотического класса частиц — пентакварков. Их удалось обнаружить с помощью детектора LHCb в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере.

«Пентакварк — это не просто новая частица, — сказал представитель LHCb Гай Вилкинсон (Guy Wilkinson). — Она представляет собой способ собрать вместе кварки, то есть фундаментальные составляющие обычных протонов и найтронов, в упорядоченную структуру, которая никогда прежде не наблюдалась более чем за полвека экспериментов. Изучение её свойств может помочь нам лучше понять, как организована обычная материя, протоны и нейтроны, из которых мы все состоим».

Важный шаг к открытию пентакварков был сделан 50 лет назад, когда американский физик Марри Гелл-Ман в возрасте 23 лет опубликовал свою основополагающую работу по странности и очарованию элементарных частиц. Именно он в 1964 году первым постулировал кварковую модель элементарных частиц. Согласно его модели, вводилось семейство частиц под названием барионы, состоящих из трёх кварков.

ЦЕРН подтвердил открытие нового класса частиц — пентакварков - 2

После этого выдвигались теории, что существует класс барионов не из трёх, а из пяти кварков. Первыми теоретически предсказали существование пентакварков российские учёные Д. И. Дьяконов, М. В. Поляков и В. Ю. Петров из Петербургского института ядерной физики в 1997 году.

Но существование этих частиц никак не удавалось доказать. До сегодняшнего дня.

Как сказано в пресс-релизе ЦЕРН, участники группы LHCb искали признаки наличия пентакварков, изучая распад бариона, известного как Λb на три другие частицы: J/ψ-, протон и заряжённый каон. Изучение набора значений масс J/ψ и протона показало, что при их образовании существует некий промежуточный этап, то есть промежуточные состояния вещества. Их назвали Pc(4450)+ и Pc(4380)+.

ЦЕРН подтвердил открытие нового класса частиц — пентакварков - 3

Первый был чётко виден на графиках, а существование второго требовалось, чтобы полностью объяснить экспериментальные данные. Эти частицы обладают очень большой массой — около 4,4-4,5 тысячи мегаэлектронвольт, что примерно в четыре-пять раз больше, чем аналогичный показатель для протонов и нейтронов.

ЦЕРН подтвердил открытие нового класса частиц — пентакварков - 4

В результате проведения сотен экспериментов было собрано огромное количество экспериментальных данных, что и позволило выявить закономерность. Естественно, дата-майнинг проводили на суперкомпьютерах. В итоге удалось получить результат со статистической достоверностью открытия девять сигма, чего вполне достаточно для констатации открытия.

ЦЕРН подтвердил открытие нового класса частиц — пентакварков - 5

«Благодаря большому объёму данных, собранных на Большом адронном коллайдере и великолепной точности нашего детектора мы проверили все возможности объяснить эти сигналы и пришли к выводу, что их можно объяснить только пентакварковыми состояниями, — говорит физик LHCb Томаш Скварницки (Tomasz Skwarnicki) из Сиракузского университета. — Точнее, промежуточное состояние должно быть сформировано из двух верхних кварков (u-кварк), одного нижнего кварка (d-кварк), одного очарованного кварка (c-кварк) и одного очарованного антикварка».

Сейчас требуется провести дополнительные эксперименты и проверить, насколько прочны связи кварков в пентакварках.

Научная работа с результатами эксперимента опубликована на arXiv.org, дополнительная информация размещена на сайте LHCb.

Автор: alizar

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля