Ученые из коллаборации LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) в результате экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАКе) впервые обнаружили пентакварк — частицу, состоящую из четырех кварков и одного антикварка. Результаты своих исследований физики планируют опубликовать в журнале Physical Review Letters, а кратко о них сообщается на сайте ЦЕРНа.
Новые частицы были обнаружены в результате столкновений протонов при энергиях до восьми тераэлектронвольт. Масса пентакварка не превышает 4,5 гигаэлектронвольт. Статистическая достоверность открытия составляет девять сигма. Ранее ученым были известны только адроны (частицы, состоящие из кварков и участвующие в сильном взаимодействии) из двух кварков (мезоны) и трех (барионы, например, протоны и нейтроны).
Физики полагают, что обнаруженный ими пентакварк состоит из двух верхних кварков, одного нижнего, а также очарованного кварка и антикварка. Согласно теоретической модели, пентакварк может быть образован как связанный адрон из пяти кварков, так и как слабо связанная (не в смысле фундаментальных взаимодействий) частица из бариона (двух верхних и одного нижнего кварков) и мезона (очарованного кварка и антикварка). Физики в дальнейших своих исследованиях намерены продолжить изучение свойств новых частиц.
Модели пентакварка
Изображение: Daniel Dominguez
Существование пентакварков было теоретически предсказано в 1997 году российскими физиками Дмитрием Дьяконовым, Максимом Поляковым и Виктором Петровым из Петербургского института ядерной физики (был переведен из ведения Российской академии наук в состав Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»). Ранее экспериментально такие частицы не обнаруживались.
LHCb — самый маленький из четырех основных детекторов на Большом адронном коллайдере. Он предназначен для исследования асимметрии материи и антиматерии во взаимодействиях b-кварков. Установка LHCb представляет собой одноплечевой спектрометр, способный регистрировать треки частиц в диапазоне углов от 15 до 300 миллирадиан.
В ЦЕРНе на границе Франции и Швейцарии расположен БАК — крупнейшая в мире ускорительная установка. В 2012 году специалисты организации сообщили об открытии частицы со свойствами бозона Хиггса. После проведения экспериментов коллайдер был остановлен 14 февраля 2013 года.
После его двухлетней модернизации исследователи собираются сконцентрироваться на поисках частиц темной материи, следов суперсимметрии и дополнительных пространственных измерений. Столкновение частиц на максимальной энергии (6,5 тераэлектронвольта на пучок) произошло в июне 2015 года.