Спустя всего несколько месяцев после включения Большого адронного коллайдера (БАК) исследователи ЦЕРН в Швейцарии сообщили об открытии нового класса субатомных частиц, называемых пентакварками. Они не только разгадали 50-летнюю тайну, окутывающую неуловимую частицу, но и позволили по-новому взглянуть на пути формирования материи.
Кварки представляют собой строительные блоки, которые составляют композитные субатомные частицы, и эти частицы классифицируются в зависимости от того, из какого количества кварков они состоят. Например, протоны и нейтроны состоят из трёх кварков и классифицируются как барионы. Но впервые исследователи показали, что существует пятикварковая композиция, называемая пентакварком.
«Пентакварк — это не просто новая частица, — заявил прессе представитель ЦЕРН, Гай Уилкинсон. – Он представляет собой способ агрегирования кварков, фундаментальных составляющих обычных протонов и нейтронов, в виде узора, который никогда не наблюдался ранее в течение 50 лет экспериментальных поисков».
Учёные искали пентакварки с 1964 года, когда американский физик Мюррей Гелл-Манн впервые предложил кварковую модель. Хотя его работа была на барионах, модель предположила существование других композитных состояний кварков, таких как гипотетический пентакварк, который будет состоять из четырёх кварков и антикварка. Но никто не мог найти доказательства такого состояния, не существующего до сих пор, до мощного эксперимента БАК.
Физики заметили пентакварки, изучая распад бариона, известного как Лямбда б, в трёх других известных частицах. Впервые, они также наблюдали переходное состояние, в котором определили две никогда ещё не виданные частицы: PC (4450) + и РС (4380) +.
После изучения массы этих частиц группа пришла к выводу, что они могут быть объяснены, только будучи в пентакварковом состоянии.
Они смогли, наконец, подтвердить это, благодаря огромному количеству данных, предоставленных БАК. «Это как если предыдущие поиски искали силуэты в темноте, в то время как БАК провёл поиск с огнями во всех углах», — объясняет ЦЕРН.
Результаты были представлены в журнале «Физикал Ревью Леттерс» и опубликованы в «Архив». Сейчас команда продолжает изучать новые пентакварки, стараясь разобраться, как именно пять кварков связаны вместе.
Эта работа поможет физикам понять больше о структуре всех частиц и разобраться, как взаимодействуют кварки. «Изучая свойства пентакварков, мы сможем лучше понять обычную материю, как протоны и нейтроны, из которых мы все сделаны», — сказал Уилкинсон.
