Обнаружен полностью очарованный тетракварк

Один из детекторов Большого адронного коллайдера обнаружил новую частицу, состоящую из четырех очарованных кварков. Физики полагают, что это первый представитель неописанного класса частиц.

(Нижний правый) двумерное распределение di-J / ψ кандидатов и его проекции на(нижний левый) M (1)μμ и(верхний) M (2)μμ. Четыре компонента присутствуют, поскольку каждая проекция состоит из сигнала и фона J/ψJ/ψ кандидатов. Метки J / ψ1, 2 и bkg1,2 представляют собой соответственно вклады сигнала и фона в распределение M(1), (2)μμ. / © ЦЕРН

Коллаборация LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) нашла новый тип четырехкварковой частицы, которую никогда не видели раньше. Открытие было представлено на недавнем семинаре в ЦЕРН, также о нем рассказывается в статье на сайте препринтов arXiv. Это открытие поможет ученым понять кварки — фундаментальные частицы Стандартной модели Вселенной.

Обычно они объединяются в группы по двое (кварк — антикварк) или трое, чтобы сформировать протоны и нейтроны. Более крупные частицы считаются экзотическими, однако ученые давно предполагают, что они могут состоять из четырех или пяти кварков (так называемые тетракварки и пентакварки). В последние годы эксперименты, проводимые в Большом адронном коллайдере (БАК), подтверждают существование таких адронов. Они идеально подходят для изучения сильного ядерного взаимодействия — одной из четырех фундаментальных сил Вселенной, которая связывает друг с другом протоны, нейтроны и ядра атома.

«Частица, которую мы только что обнаружили, первая, состоящая из тяжелых кварков одного и того же типа: двух очарованных кварков и антикварков, — говорит представитель LHCb Джованни Пассалева. — До сих пор LHCb и другие эксперименты фиксировали только тетракварки максимум с двумя тяжелыми кварками, и ни один из них не имел более двух кварков одного и того же типа».

Для поиска новых тетракварков Tcccc команда LHCb рассчитала их возможную массу и изучала данные, полученные на детекторе в периоды первого и второго запусков БАК в 2009-2013 и 2015-2018 годах. Она обнаружила два скачка энергии в диапазоне 6900 и 6400-6600 мегаэлектронвольт. При попытке описать полученные результаты ученые нашли более пяти стандартных отклонений в промежутке 6200-7400 мегаэлектронвольт. Этого достаточно, чтобы заявить об открытии новой частицы. Кроме того, такие скачки соответствуют массе Tcccc. «Эта частица уникальна — экзотический адрон, содержащий четыре кварка вместо двух или трех в обычных частицах материи, и первый, содержащий тяжелые кварки», — говорят ученые.

Пока не ясно, является ли новая частица «истинным тетракварком», то есть системой из плотно связанных четырех кварков, или она состоит из двух обычных пар. В любом случае новая частица поможет теоретикам протестировать модели квантовой хромодинамики, которая описывает сильное взаимодействие частиц. Авторы собираются продолжить исследования во время третьего запуска LHCb, в марте 2021 года.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Источник: https://naked-science.ru

В данной статье мы постарались собрать все основные и актуальные новости из СМИ о данном событии.

Физики обнаружили полностью очарованный тетракварк

Физики из коллаборации LHCb обнаружили новый тетракварк, состоящий из двух очарованных кварков и двух очарованных антикварков. Это первая частица, в которой глюонным взаимодействием связаны пары дикварк и антидикварк. Результаты были представлены на семинаре CERN-LHC.

Согласно кварковой модели, сильно взаимодействующие частицы — адроны — образуют либо пары кварк-антикварк (мезоны), либо собираются в группы по три кварка (барионы: нейтрон и протон). Остальные частицы считаются экзотическими, хотя еще в 1964 году Марри Гелл-Манн допускал возможность образования более крупных частиц за счет встраивания пары кварк-антикварк в структуру бариона или мезона.

Только в 2014 году физики, работающие на детекторе LHCb, обнаружили новую частицу Z(4430)+, состоящую из 4 кварков: ccdu (с — очарованный, d — нижний, u — верхний). А в 2015 году во время распада Λb0→ J/ψpKфизики после анализа результатов первого прогона обнаружили два пентакварка J/ψp, а год назад они представили результаты анализа уже второго прогона работы коллайдера — по новым данным в таком процессе образуются три пентакварка. О том, как обнаруживают тетракварки, мы уже писали четыре года назад в материале «Тетракварки — это Дикий Запад».

Существует несколько областей для поиска экзотических частиц: легкие системы (содержат в себе кварки u,d,s), легко-тяжелые системы (содержат хотя бы один кварк b или c) и дважды тяжелые системы (содержат пару кварк-антикварк c- или b-кварков). Последние экспериментально обнаружить проще всего, так как их спектры узкие и не перекрываются между собой, а из-за большой массы частиц они описываются с помощью моделей квантовой хромодинамики нерелятивистской теории.

Для поиска новых тетракварков физики рассчитали возможную массу тетракварка Tcccc и проанализировали данные двух сезонов работы коллайдера. По предположению ученых тетракварк Tcccc распадается на два мезона J/ψ (пара очарованный кварк-антикварк). Для поиска такого распада исследователи отобрали более 33 тысяч событий распада J/ψ → μ+μ (мюон и антимюон).

В ходе анализа ученые обнаружили узкий пик с энергией в 6900 мегаэлектронвольт и широкий пик в промежутке 6400-6600 мегаэлектронвольт. При попытке описания спектра в предположении об отсутствии новых частиц физики получили значительное отклонение, превышающее допустимые пять стандартных отклонений, в промежутке 6200-7400 мегаэлектронвольт, что подтверждает наличие в этом промежутке новой частицы. При этом пик с энергией в 6900 мегаэлектронвольт хорошо соотносится с образованием тетракварка Tcccc, а широкий пик может появиться по нескольким причинам — либо это другие состояния тетракварка Tcccc, либо состояние тетракварка интерферирует с одночастичным безрезонансным рассеянием, либо происходит более сложный распад.

На сегодняшний день нет единого понимания структуры многокварковых частиц. Либо это одна частица с тесно связанными кварками в своей структуре, либо это молекула из нескольких J/ψ мезонов. Новый тетракварк Tcccc — пример необычной комбинации четырех кварков, при том структура его содержит очарованные дикварк и антидикварк, которые связаны между собой глюоным взаимодействием. Это подтверждается тем, что масса обнаруженных частиц больше массы известных частиц чармония (пара очарованных кварка-антикварка) и экзотических X,Y,Z частиц. Однако молекулярная теория строения таких частиц все еще не опровергнута. А потому требуется больше экспериментов, которые авторы работы ожидают от третьего сезона работы LHCb — его старт запланирован на март 2021 года.

Об обнаружении на Тэватроне первого тетракварка, в котором все кварки были различны, сообщили четыре года назад. Однако буквально через месяц коллаборация LHCb с более точным детектором подвергла сомнению его существование, а потому ко всем новым частицам в коллаборации LHCb относятся с достаточным скептицизмом.

Артем Моськин

Источник: https://nplus1.ru

В ЦЕРНе обнаружили новый тип четырехкварковой частицы

    ГЛАС Наука В ЦЕРНе обнаружили новый тип четырехкварковой частицы

01 Июня – ГЛАС. Проект «Большой адронный коллайдер» (LHCb) впервые обнаружил никогда ранее не встречавшуюся экзотическую частицу, состоящую из четырех кварков


Открытие, представленное на недавнем семинаре в ЦЕРНе, вероятно, будет первым из ранее не обнаруженного класса частиц, который физики еще не видели. Кварки образуют вместе, чтобы сформировать составные частицы, известные как адроны, которые включают протоны и нейтроны. Это прорывное новое открытие может помочь ученым понять сложные способы, которыми кварки связывают себя, чтобы сформировать эти композиты.

Кварки обычно объединяются в группы по двое и трое, образуя адроны. Однако на протяжении десятилетий теоретики предсказывали существование четырехкварковых и пятикварковых адронов, которые иногда описываются как тетракварки и пентакварки, а в последние годы эксперименты с LHCb подтвердили существование нескольких из этих экзотических адронов.

Эти частицы, состоящие из необычных комбинаций кварков, являются идеальной «лабораторией» для изучения одной из четырех известных фундаментальных сил природы, сильного взаимодействия, связывающего протоны, нейтроны и атомные ядра, составляющие материю. Детальное знание сильного взаимодействия также важно для определения того, являются ли новые неожиданные процессы признаком новой физики или просто стандартной физики.

Ранее ГЛАС писал о том, что неподалеку от относительно неактивной звезды астрономы обнаружили планеты, на которых, вероятнее всего, есть подходящие условия для зарождения жизни.

Источник: https://glas.ru

Предсказано существование нового атомного ядра

Физики научно-исследовательского института RIKEN в Японии предсказали существование временно стабильного гиперядра, которое образовано ядром атома гелия и экзотической частицы кси-гиперона. Его экспериментальное обнаружение помогло бы больше узнать о структуре нейтронных звезд. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters, кратко о научной работе сообщается в пресс-релизе Phys.org.

Обычные атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, которые известны как нуклоны и состоят из трех кварков двух типов — нижнего и верхнего (d-кварк и u-кварк). Гипероны похожи на нуклоны, однако содержат как минимум один странный кварк (s-кварк). Ядра, которые включают в себя один или несколько гиперонов, называются гиперядром. Большинство исследователей сосредоточились на изучении гиперонов с одним s-кварком, и экспериментально было получено лишь одно гиперядро с гипероном с двумя s-кварками (кси-гиперон). Однако оно также включало 14 нуклонов.

Исследователи смоделировали на суперкомпьютере K в RIKEN взаимодействие нуклона с кси-гипероном, чтобы определить, могут ли существовать более легкие гиперядра. Оказалось, что ядро, состоящее из трех нуклонов и одного кси-гиперона, должно быть достаточно стабильным, чтобы его можно было получить экспериментально. При этом оно также является самым легким гиперядром с кси-гипероном.

По словам ученых, условия, при которых возможно образование кси-гиперонных гиперядер, могут присутствовать в недрах нейтронных звезд.

Источник: https://lenta.ru

В ЦЕРН сообщили об открытии тетракварка нового типа — Наука — ТАСС

ЖЕНЕВА, 1 июля. /ТАСС/. Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН) сообщила об открытии тетракварка нового типа, состоящего из двух с-кварков и двух с-антикварков, называемых также "очарованными кварками" и "очарованными антикварками". Как сообщила в среду пресс-служба ЦЕРН, эту частицу обнаружили специалисты научной коллаборации LHCb.

"Коллаборация LHCb зафиксировала тип частицы из четырех кварков, который до сих пор не наблюдали. Это открытие было представлено недавно на семинаре в ЦЕРН и описано в докладе, размещенном сегодня на сервере препринтов arXiv", — говорится в сообщении. В ЦЕРН считают, что речь, скорее всего, идет о "первом из класса частиц, который до сих пор не был открыт".

Подчеркивается, что это открытие поможет физикам лучше понять "сложные способы соединения кварков друг с другом в составные частицы, такие как протоны и нейтроны, которые находятся в ядре атома". Обычно формируются адроны из двух или трех кварков, напомнили в ЦЕРН. Однако на протяжении десятилетий теоретики предсказывали существование адронов из четырех и пяти кварков, которые называют тетракварками и пентакварками, и за последние годы экспериментами, в том числе в коллаборации LHCb, "было доказано существование нескольких из этих экзотических адронов". Как пояснили ученые, эти частицы, представляющие собой необычные комбинации кварков, являются идеальной "лабораторией" для изучения одной из четырех известных фундаментальных сил природы — сильного взаимодействия, которое связывает протоны, нейтроны и ядро атома".

Как заявил, комментируя результаты исследований, официальный представитель коллаборации LHCb Джованни Пассалева, "частицы из четырех кварков являются экзотическими, а та, что мы только что открыли — первая, состоящая из тяжелых кварков одинакового типа, а именно из двух очарованных кварков и двух очарованных антикварков". До настоящего времени в LHCb и на других экспериментальных площадках удавалось наблюдать только тетракварки, максимум, с двумя тяжелыми кварками, и ни разу не было получено свидетельств наличия в них более чем двух кварков одного типа, отметил ученый.

Вместе с тем, специалистам пока в полной мере не ясно — как и в случае с ранее открытыми тетракварками — является ли новая частица "подлинным тетракварком", то есть системой прочно связанных между собой кварков, или же "парой двухкварковых частиц, слабо связанных по типу молекулы". Однако, в любом случае, новый тетракварк поможет теоретикам протестировать модели квантовой хромодинамики — теории квантовых полей, описывающей сильное взаимодействие элементарных частиц, уверены в ЦЕРН.

Источник: https://nauka.tass.ru

Физики выявили полностью очарованный тетракварк

Японские физики предсказали о существовании гиперядра, которое состоит из атома гелия и экзотической частицы кси-гиперона.

Новое открытие позволит специалистам больше узнать о структуре нейтронных звезд. Отличие гиперядер заключается в том, что они не состоят из протонов и нейтронов, как обычные атомные ядра.

Новые частицы имеют в себе 3 кварка 2-х типов. Специалисты разделили их на нижний и верхний.

Из исследований видно, что они имеют сходства с нуклонами, но при этом содержат в себе как минимум одну единицу s-кварка. На данный момент ученые пока не могут объяснить его происхождение.

Сообщается, что в экспериментах были изучены гипероны с одним s-кварком и его же они и экспериментально получали. Однако это же ядро имело в себе 14 нуклонов.

Также стало известно, что ядро с 3-мя нуклонами и одним кси-гиперонов является более стабильным, поэтому его можно получить самостоятельно в лабораторных условиях. Более того, оно является самым легким гиперядом с кси-гипероном.

Ранее МедиаПоток писал, что американские теоретики впервые обосновали новый предел квантования секунды. Ученые в своей модели предполагают, что универсальные часы окажутся квантовым генератором, который переключается между двумя состояниями.

Источник: https://potokmedia.ru

Обнаружен полностью очарованный тетракварк

Физики из Японии предсказали о существовании гиперядра, состоящего из атома гелия, а также экзотической частицы кси-гиперона.

Это открытие позволит ученым больше узнать о структуре нейтронных звезд. Отличие гиперядер заключается в том, что они не состоят из нейтронов и протонов, как обычные атомные ядра. Они имеют в себе 3 кварка 2 типов. Исследователи разделили их на нижний и верхний. Из эксперимента видно, что они имеют сходства с нуклонами, однако при этом содержат в себе одну единицу s-кварка. На сегодняшний день ученые пока не могут объяснить его происхождение.

Также стало известно, что ядро с одним кси-гипероном и 3 нуклонами является более стабильным, поэтому его возможно получить самостоятельно в лабораторных условиях.

Источник: https://goroday.ru

Смотрите видео: Очарованный странник. Краткое содержание

Оцените статью
Добавить комментарий