Физики нашли четыре «одинаковых с лица» экзотических тетракварка

Физики нашли четыре «одинаковых с лица» экзотических тетракварка

Физики из коллаборации LHCb Большого адронного коллайдера открыли семейство из четырех элементарных частиц — тетракварков X(4140), X(4274), X(4500) и X(4700). Каждая из них состоит из двух кварк-антикварковых пар: очарованной и странной. Несмотря на одинаковый состав, ученые отмечают, что частицы обладают разными массами и внутренним строением. Находке посвящены два препринта, опубликованных1, 2 на сервере arXiv.org, краткое изложение доступно на сайте коллаборации.

Большая часть окружающей нас материи состоит из атомов, которые, в свою очередь можно поделить на электроны, нейтроны и протоны. В отличие от электронов, протоны и нейтроны можно разложить на другие фундаментальные составляющие — тройки из кварков. Эти фундаментальные частицы — составляющие адронной материи. Как правило их можно встретить в виде пар (в мезонах) и троек (в барионах — например, протонах и нейтронах), однако существуют и более экзотические состояния, в которых насчитывается четыре и даже пять кварков. Поодиночке кварки никогда не встречаются — это запрещено явлением конфайнмента.

Существуют шесть типов или ароматов кварков — нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный и топ-кварк (истинный). Кроме того, у каждого типа кварков есть соответствующий ему антикварк. Эти характеристики определяют то, как частицы вступают в слабые взаимодействия.

Состояния, в состав которых входят четыре кварка, называются тетракварками. Первые свидетельства их существования были найдены лишь в 2003 году. Частицы привлекают внимание физиков, поскольку их внутреннее устройство до сих пор не до конца изучено. Новое семейство тетракварков, кроме того, еще и обладает необычным свойством — это первые экзотические частицы, в состав которых не входят «легкие» кварки — верхний и нижний. 

Намеки на существование частиц были найдены авторами в статистике протон-протонных столкновений, собранной LHCb за первые четыре года работы коллайдера. На существование тетракварков указал распад прелестного B+-мезона на  J/ψ, φ и K+-мезоны — для этого авторы искали пики в шестимерном фазовом пространстве. Частицы проявлялись в виде пиков на диаграмме распределения суммарной энергии родившихся мезонов. Тетракварки образовывались в качестве промежуточных состояний между мезонами.

Первый из тетракварков, X(4140) был обнаружен коллаборацией CDF еще в 2009 году на Тэватроне, но лишь сейчас физикам из LHCb удалось определить его внутренние параметры. Три остальные частицы были обнаружены впервые. Статистическая значимость находки всех четырех частиц превышает требуемые в физике элементарных частиц пять сигма, квантовые числа состояний были определены со значимостью по меньшей мере в четыре сигма.

По словам физиков, кварковый состав новых состояний (очарованные кварк и антикварк и странные кварк и антикварк) может указывать на то, что внутренние связи в тетракварках могут быть сильнее, чем в других известных экзотических частицах. Внутренняя структура тетракварков, как отмечают ученые, может отвечать паре мезон-антимезон, каждый из которых состоит из очарованного и странного кварков. Эти структуры обмениваются между собой кварками, в результате чего и образуются J/ψ и φ-мезоны, которые затем фиксируются детекторами.

Ранее мы сообщали об открытии четырехароматного кварка в архивных данных коллаборации DZero Тэватрона. В его состав входят кварки четырех разных ароматов, в то время, как в частицах нового семейства лишь два разных квантовых аромата. Год назад LHCb сообщила об открытии первых пентакварковых состояний.

N+1

Похожие новости:
Японские физики-ядерщики нашли магическое число
Японские ученые утверждают, что нашли новое так званое «магическое число» — ключ к определению, когда ядро атома становиться стабильным. В ядерной физике магические числа — ряд натуральных чётных чисел, соответствующих количеству нуклонов в атомном ядре, при котором ..
2013-10-16 3985 3 Научные открытия
2
NASA осуществило запуск магнитной лаборатории
Космическое ведомство США вывело на околоземную орбиту лабораторию, которая будет изучать магнитные поля. Благодаря миссии Magnetospheric Multiscale (MMS) ученые больше узнают о магнитном пересоединении. Про запуск представители ведомства рассказали в своем Twitter. Ракета Atlas 5 стартовала ..
2015-03-17 2342 0 Научные открытия
0
Астрономы потеряли ультрафиолет в ближайшем космосе
Ученые из США, Италии и ЮАР путем компьютерного моделирования обнаружили дефицит ультрафиолетовой радиации в близлежащих областях космоса. Результаты исследования авторы опубликовали в The Astrophysical Journal Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Института Карнеги. Недостаток ультрафиолета астрономы обнаружили ..
2014-07-12 2312 0 Научные открытия
0
Впервые обнаружена частица с четырьмя кварками
Физики воссоздали частицу, которая могла существовать в первые моменты после Большого взрыва. Частица, которую назвали Zc(3900), является первой подтвержденной частицей состоящей из четырёх кварков, строительных блоков большей части материи Вселенной. До настоящего времени, ..
2013-06-21 2360 0 Научные открытия
0
Ученые нашли жизнь подо льдами Антарктики
Американские ученые, пробурившие скважину глубиной около 800 метров к озеру Уилланс, провели ряд дополнительных тестов и подтвердили, что вместе с водой им удалось заполучить множество микроорганизмов, живших в темноте вод антарктического озера с незапамятных времен. Первые предварительные тесты с помощью чувствительной к ДНК флуоресцентной ..
2013-02-20 2909 0 Научные открытия
0
Ученые нашли способ исправления мутаций в митохондриальной ДНК
Исследователи из Калифорнийского университета нашли способ исправления мутаций в митохондриальной ДНК человека. Теперь с помощью корректирующих РНК можно бороться с последствиями множества митохондриальных заболеваний. Мутации в митохондриальном геноме человека ответственны за ряд нервно-мышечных заболеваний, метаболических дефектов и старение. До сих пор не существовало методов для исправления ..
2012-03-15 2903 0 Научные открытия
0
Ученые изучили свойства сверхпроводящего стекла
Российским исследователям МФТИ и ИТФ РАН совместно со своими коллегами изучили свойства сверхпроводящего стекла. Изучение проводимости стекла открыла ученым много интересных фактов, и непонятных процессов в системе из олова и графена. Как свидетельствуют энциклопедии, сверхпроводимостью называют свойства материалов, которые ..
2014-04-01 2190 0 Научные открытия
0
Ученые Китая открыли тяжелую частицу
В Китае работающая на электрон-позитронном коллайдере группа физиков открыла новую тяжелую частицу, которая, вероятно, состоит из очарованных кварков, однако ее свойства не укладываются в существующие представления о таких частицах. Эксперимент BESIII, который проводит группа физиков из Китая, Украины, ..
2013-03-29 2420 0 Научные открытия
0
Ученые нашли доступ к памяти человека
Мы часто задаемся вопросом, почему человек может предчувствовать опасность и доброту или вообще просто вмиг забывать полученную информацию. Ученые много лет проводили многочисленные исследования, но точного ответа никто дать так и не смог. Новое исследование головного мозга было опубликовано ..
2014-02-05 2898 0 Научные открытия
0
Ученые зафиксировали сердцебиение планеты
Редчайшее явление природы удалось недавно зафиксировать с помощью гидрофонов, использовавшихся ранее в системе слежения за советскими атомными субмаринами. Некоторые ученые полагают, что донная активность — это своего рода «сердцебиение» планеты. Обнаруженный процесс влияет на химическbй состав ..
2011-10-25 2187 0 Научные открытия
0
В атмосфере нашли источник антиматерии
Японские ученые обнаружили, что разряды молнии в атмосфере Земли приводят к рождению позитронов — античастиц электронов. Исследование опубликовано в журнале Nature, сообщается в пресс-релизе Киотского университета, размещенном на сайте EurekAlert!.В ходе наблюдений ученые обнаружили три различных типа гамма-всплесков, ..
2017-11-23 13463 0 Научные открытия
1
Ученые запустили проект "Охотники на Хиггса"
Американские ученые запустили проект «Охотники на Хиггса» (Higgs Hunters), в рамках которого любой желающий может рассматривать изображения, записанные на Большом адроном коллайдере (БАК), и находить ранее неизвестные элементарные частицы. О проекте сообщается в пресс-релизе Нью-Йоркского университета. «Теперь, ..
2014-11-30 2445 0 Научные открытия
-1
Немцы разработали сверхпроводник, работающий при –70°С
Сверхпроводимость впервые была замечена в металлах, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю. Далее стараниями учёных, перебиравших почти все подряд элементы таблицы Менделеева, были найдены такие сверхпроводники, которые работали в жидком азоте (это всё ещё слишком низкая ..
2015-08-24 6137 0 Научные открытия
3
Биологи нашли нейроны магнитной навигации в мозге голубей
Изучая почтовых голубей, биологи из Америки обнаружили в их мозге обособленную группу нейронов, отвечающих за обработку информации, необходимую птицам для ориентации в пространстве, тем самым помогая им прокладывать курс при длительных перелетах. Обнаруженный ученными «биокомпос» помогает птицам ориентироваться по магнитному ..
2012-05-2 2323 0 Научные открытия
0
Австралийские ученые развенчали теорию Большого взрыва
Эксперты полагают, что планеты и звезды появились в результате процесса, схожего с замерзанием жидкости. Начало Вселенной было положено не Большим взрывом, а процессом, аналогичным замерзанию воды, считает группа теоретических физиков из Университета Мельбурна. Ученый Джеймс Куач рассказал, ..
2012-08-22 2405 0 Научные открытия
0