Колаборація LHCb на Великому Адронному Коллайдері вперше спостерігала тип чотирикваркової частинки, яка ніколи раніше не зустрічалася. Відкриття, представлене на недавньому семінарі в ЦЕРНі, ймовірно, буде першим з раніше невідомого класу частинок, ніколи раніше не бачених фізиками.
Це відкриття допоможе фізикам краще зрозуміти кварки, тип елементарної частинки, яка є фундаментальним будівельним блоком всієї матерії.
Кварки об'єднуються разом, утворюючи складні частинки, відомі як адрони, які включають протони і нейтрони. Це нове проривне відкриття може допомогти вченим тепер зрозуміти складні способи, якими кварки пов'язують себе разом, щоб сформувати ці складові частини.
Кварки зазвичай об'єднуються в групи по два і по три, утворюючи адрони. Однак протягом десятиліть теоретики передбачали існування чотирьох-і п'ятикваркових адронів, які іноді описуються як тетракварки і пентакварки, а в останні роки експерименти, включаючи LHCb, підтвердили існування декількох з цих екзотичних адронів.
Ці частинки, що складаються з незвичайних комбінацій кварків, являють собою ідеальну «лабораторію» для вивчення однієї з чотирьох відомих фундаментальних сил природи - сильної ядерної взаємодії, яка пов'язує протони, нейтрони і атомні ядра, що становлять матерію.
Детальне знання сильної взаємодії також необхідне для визначення того, чи є нові, несподівані процеси ознакою нової фізики або просто стандартної фізики.
«Частинки, що складаються з чотирьох кварків, вже є екзотикою, і та, яку ми щойно виявили, є першою, яка складається з чотирьох важких кварків одного і того ж типу, зокрема двох зачарованих кварків і двох зачарованих антикварків», - говорить представник співпраці LHCb Джованні Пассальова.
- Досі LHCb та інші експерименти спостерігали тільки тетракварки з двома важкими кварками в кращому випадку і жодного разу з більш ніж двома кварками того ж типу.
Команда LHCb виявила новий тетракварк, використовуючи метод пошуку частинок для пошуку надлишку подій зіткнення, відомого як «удар». Просіюючи повні набори даних LHCb з першого і другого запусків Великого Адронного Коллайдера, які проходили з 2009 по 2013 рік і з 2015 по 2018 рік відповідно, дослідники виявили стрибок у масовому розподілі частинок, які складаються з зачарованих кварків і антикварків.
Стрибок має статистичну значимість більше п'яти стандартних відхилень, що є звичайним порогом для заяви про відкриття нової частинки, і відповідає масі, при якій передбачено існування частинок, що складаються з чотирьох зачарованих кварків.
Як і у випадку з попередніми відкриттями тетракварків, не зовсім ясно, чи є нова частинка «істинним тетракварком», тобто системою з чотирьох кварків, щільно пов'язаних разом, або парою двокваркових частинок, слабо пов'язаних в молекулоподібній структурі.
Так чи інакше, новий тетракварк допоможе фізикам-теоретикам перевірити моделі квантової хромодинаміки, теорії сильної взаємодії.