Колаборація LHCb повідомила про відкриття відразу трьох екзотичних частинок на Великому адронному колайдері. Це знайдені у розпаді В-мезонів дивний пентакварк, а також пара тетракварків: відкрито чарівний двічі заряджений тетракварк та його нейтральна частинка-партнер. Обидві знахідки мають високу статистичну точність, пишуть фізики колаборації на своєму сайті. Результати відкриття також представлять на конференції з фізики високих енергій ICHEP 2022.
Знайдений пентакварк у художньому уявленні. CERN
Що знайшли на ВАК?
Команда фізиків з колаборації LHCb працює на Великому адронному колайдері із красивими кварками — b-кварками. Всього сьогодні відомо 6 сортів кварків, які ділять за так званими ароматами на нижній d, верхній u, дивний s, чарівний c, красивий b і справжній t. Кожен з них має свою античастинку і всі 12 є «цеглинками» для адронів, які беруть участь у сильній взаємодії, яка діє всередині атомних ядер. Зазвичай кварки об'єднуються разом в адрони по двоє і по троє. У першому випадку об'єднуються кварк і антикварк та утворюють мезон, а у другому три кварки утворюють баріон (протони і нейтрони).
Втім, існують і так звані екзотичні частинки, які передбачала теорія, але експериментально їх побачили лише завдяки ВАК. Це складніші конфігурації кварків, де адрон може утворити пара кварк-антикваркових пар (тетракварк), або три кварки та кварк-антикваркова пара (пентакварк). Сьогодні завдяки експериментам на колайдері відомо 66 нових адронів, 59 з яких знайшли саме фізики з колаборації LHCb.
І цього разу колаборація повідомила про відкриття ще трьох екзотичних частинок: дивного пентакварка, двічі зарядженого тетракварка і його нейтральної частинки-партнера.
Пара тетракварків у художньому уявленні. CERN
Чому пентакварк дивний?
Знайдений пентакварк складається пари чарівних кварка-антикварка, а також верхнього, нижнього і дивного кварків. Це перший знайдений пентакварк, який має у складі дивний кварк. Причому статистична значущість знахідки складає 15 стандартних відхилень, що набагато перевищує 5 стандартних відхилень, які вже дають підстави вважати результат значущим. Пентакварк виявили у розпаді негативно зарядженого В-мезона, масу частинки оцінили у 4338,2±0.7±0.4 мегаелектронвольта, а ширину у 7.0±1.2±1.3.
Другим видом відкритих частинок стала пара тетракварків: двічі заряджений і відкрито чарівний тетракварк із нейтральною частинкою-партнером. Перший складається з чарівного кварка, дивного антикварка та верхнього і нижнього антикварків, а його партнер — з чарівного кварка, дивного антикварка та верхнього антикварка і нижнього кварка. Їх спостерігали із точністю у 6,5 і 8 стандартних відхилень, а пара стала першим відомим випадком для тетракварків. Масу і ширину обох тетракварків оцінили у 2,908±0,011±0,02 і 0,136±0,023±0,011 гігаелектронвольта.
Кожні нові знайдені екзотичні частинки допомагають фізикам краще розуміти, як об'єднуються кварки. І нещодавно стартував третій сезон роботи Великого адронного колайдера, де ці частинки народжуються. Як пишуть дослідники LHCb, вони сподіваються знайти ще більше частинок у нових зіткненнях на колайдері.