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 3691 3 Научные открытия
2
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 2128 0 Научные открытия
0
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 3774 2 Научные открытия
1
Бозон Хиггса проявился во «втором сезоне» Большого адронного коллайдера
ATLAS и CMS — две из четырех крупнейших коллабораций Большого адронного коллайдера — рассказали о результатах поисков бозона Хиггса в данных протон-протонных столкновений на энергии 13 тераэлектронвольт. Как сообщили представители экспериментов, оба детектора «видят» распады бозона на два фотона и на четыре лептона. Именно эти данные помогли ..
2016-08-07 2236 0 Научные открытия
1
Ученые показали танцующие атомы кремния
Физики из Национальной лаборатории Оук-Ридж запечатлели «танцующие» атомы кремния. Статью об этом ученые опубликовали в журнале «Nature» Краткое содержание статьи доступно, в пресс-релизе на сайте лаборатории. Там же размещено видео (.mov) «танца». Ученые продемонстрировали необычное поведение частиц, поместив ..
2013-04-4 2380 0 Научные открытия
4
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 2110 0 Научные открытия
0
Физики опровергли наличие майорановских нейтрино
Международная группа физиков опровергла гипотезу о существовании майорановских нейтрино. Эти частицы должны были играть роль как нейтрино, так и антинейтрино одновременно. Эксперименты, проведенные на подземном детекторе нейтрино в итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо, не позволили найти майорановские частицы. Подробности ..
2013-07-18 1679 0 Научные открытия
0
Крупнейшая научная премия досталась выходцу из России
Крупнейшая в мире научная премия - премия Мильнера или Fundamental Physics Prize (FPP) - досталась сотруднику Принстонского университета Александру Полякову, который является выходцем из России, передает в четверг «Лента.ру». Размер премии составляет 3 млн долларов. Она досталась Полякову за работы в области ..
2013-03-21 2969 1 Научные открытия
0
Физики нашли альтернативу алмазным радиаторам
Физики нашли материал, который проводит тепло не хуже алмазов и вчетверо превосходит по теплопроводности медь. Результаты моделирования показали, что арсенид бора может заменить алмазы при производстве радиаторов для микроэлектронных устройств. Подробности приводятся в сообщении колледжа Бостона со ссылкой ..
2013-07-9 2228 0 Научные открытия
0
Физики обнаружили намеки на экзотический адрон
Коллаборация Belle, работающая с электрон-позитронным коллайдером KEKB в Японии, объявила об открытии новых экзотических адронов. Статья исследователей подана в Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит PhysOrg.com. Во время работы ускорителя в нем сталкиваются пучки электронов и позитронов. В результате ..
2012-01-11 1887 0 Научные открытия
0
Физики приблизили мир к промышленному термояду
Учёным Института ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН удалось разогреть термоядерную плазму до рекордной электронной температуры 400 электрон-вольт (4 499 726,85 градусов Цельсия). Это достижение – важный результат на пути к термоядерной энергетике, подтверждающий возможность создания нейтронных генераторов ..
2013-12-6 2285 0 Научные открытия
0
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 2213 0 Научные открытия
-1
Половая ориентация оказалась закодирована в общих чертах лица
Ученые установили, что мгновенное распознавание половой ориентации человека по чертам его лица зависит прежде всего от пропорций лица, а не его отдельных особенностей. Статья исследователей из Корнельского университета и Университета Вашингтона опубликована в журнале PLoS ONE. Исследователи демонстрировали добровольцам изображения лиц гетеро- и гомосексуалистов ..
2012-05-22 1805 0 Научные открытия
0
Микроскопических черных дыр на LHC пока не видно
Главная задача Большого адронного коллайдера — выяснить устройство нашего мира на расстояниях меньше 10–19 м, «прощупав» его частицами с энергией несколько ТэВ. К настоящему времени уже накопилось много косвенных свидетельств того, что на этом масштабе физикам должен открыться ..
2012-03-23 1885 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 2076 0 Научные открытия
0