Физики подтвердили существование новой субатомной частицы, типа бариона, содержащего два «очарованных» кварка вместе с «нижним» кварком. Это открытие, сделанное на Большом адронном коллайдере (БАК) в Женеве, Швейцария, расширяет наше понимание фундаментальных строительных блоков материи и сил, управляющих ими.
Строительные блоки материи
Атомы состоят из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц, называемых кварками. Существует шесть «ароматов» кварков: верхний, нижний, очарованный, странный, нижний и верхний. Более тяжелые кварки, такие как очарованный, встречаются гораздо реже в повседневной материи, но имеют решающее значение для понимания сильного ядерного взаимодействия.
Что делает эту частицу уникальной?
Новооткрытая частица — дважды очарованный барион, то есть она содержит два очарованных кварка вместо обычных верхних кварков, содержащихся в протонах. Эта замена значительно увеличивает ее массу — примерно в четыре раза больше, чем у протона. Частица, обозначенная как барион, состоит из трех кварков, классифицируя ее как адрон, более крупное семейство частиц, состоящих из кварков.
Эксперимент LHCb, один из девяти детекторов на БАК, обнаружил новую частицу во время высокоэнергетических столкновений протонов. Когда протоны сталкиваются со скоростью более 99% от скорости света, их энергия преобразуется в новые частицы, которые быстро распадаются на более легкие формы. Это открытие знаменует собой 80-й адрон, наблюдаемый на БАК с начала экспериментов.
Почему это важно: сильное взаимодействие
Обнаружение этих экзотических частиц помогает физикам исследовать сильное взаимодействие, самую мощную, но наименее понятную фундаментальную силу в природе. Эта сила связывает кварки внутри адронов, и ее понимание требует раскрытия сложностей квантовой хромодинамики (КХД).
«Обнаружение таких частиц помогает физикам узнать больше о сильном взаимодействии, самой мощной силе в природе, которая связывает адроны вместе».
Новооткрытый барион — только второй, наблюдаемый с двумя тяжелыми кварками. Предыдущий, обнаруженный в 2017 году, содержал два очарованных кварка и один верхний кварк. Новая частица еще менее стабильна, распадаясь в шесть раз быстрее. Этот короткий срок жизни затрудняет обнаружение, но они предоставляют важные данные о работе сильного взаимодействия.
Об открытии было объявлено на конференции по физике частиц Moriond в Италии, что подчеркивает продолжающиеся достижения в физике высоких энергий и нашу растущую способность исследовать самые глубокие тайны Вселенной.
Эти исследования необходимы для проверки Стандартной модели физики частиц и уточнения нашего понимания того, как масса и другие свойства возникают в составных частицах, таких как барионы. Обновления БАК в 2023 году уже дали эту новую частицу, что намекает на дальнейшие открытия в будущем.
