Их открытие — тема предстоящей статьи, подготовленной Коллаборацией Большого Адронного Коллайдера Beauty (LHCb) в ЦЕРНе в Женеве, Швейцария. (LHCb — это многонациональный эксперимент, разработанный для выявления новых сил и частиц во Вселенной.) Томаш Скварницки, профессор физики, является одним из ведущих авторов статьи.«Мы подтвердили недвусмысленное наблюдение очень экзотического состояния — чего-то, что выглядит как частица, состоящая из двух кварков и двух антикварков», — говорит Скварницки, специалист по экспериментальной физике высоких энергий. «Это открытие определенно не соответствует традиционной кварковой модели.
Оно может дать нам новый взгляд на физику сильных взаимодействий».Кварки — это твердые точечные объекты, находящиеся в ядре атома. Когда кварки объединяются в тройки, они образуют сложные частицы, известные как барионы. Протоны, вероятно, самые известные барионы.
Иногда кварки взаимодействуют с соответствующими античастицами (т. Е. Антикварками), которые имеют одинаковую массу, но противоположные заряды.
Когда это происходит, они образуют мезоны. Эти соединения часто появляются при распаде тяжелых частиц, созданных человеком, например, в ускорителях частиц, ядерных реакторах и космических лучах.Мезоны, барионы и другие виды частиц, которые участвуют в сильных взаимодействиях, называются адронами.Эта классификация оставалась практически неизменной до 2007 года, когда международная группа из 400 физиков и инженеров, известная как Belle Collaboration, обнаружила экзотическую частицу под названием Z (4430), которая, казалось, имела два кварка и два антикварка.
«Некоторые эксперты утверждали, что первоначальный анализ Белль был наивен и склонен к необоснованным выводам», — говорит Скварницки, добавляя, что с тех пор наблюдались и другие экзотические состояния. «В результате многие физики пришли к выводу, что не существует убедительных доказательств того, что эта частица реальна».Несколько лет спустя другая многонациональная команда, известная как BaBar, использовала более сложную технику анализа, только чтобы спровоцировать новые споры о существовании Z (4430). «BaBar не доказал, что измерения и интерпретация данных Белль были неправильными», — говорит Скварницки. «Они просто почувствовали, что на основании их данных нет необходимости постулировать существование этой частицы».Белль ответила еще более тщательным анализом того же набора данных. На этот раз они нашли статистически значимое свидетельство Z (4430), несмотря на сложность анализа и большое количество предположений о среде, в которой производилась частица.
LHCb, который большую часть прошлого года внимательно изучал свои собственные данные о частицах, использовал методы анализа Belle и BaBar. В процессе Скварницки и его команда подтвердили, что Z (4430) был настоящим — и, кстати, экзотическим адроном.«Этот эксперимент — решающий аргумент, показывающий, что частицы, состоящие из двух кварков и двух антикварков, действительно существуют», — говорит Скварницки. «Раньше были менее четкие доказательства существования такой частицы, когда один эксперимент подвергался сомнению другим. Теперь мы знаем, что это наблюдаемая структура, а не какое-то отражение или особенность данных».
Профессор Шелдон Стоун возглавляет группу исследователей SU в ЦЕРНе (также известном как Европейская организация ядерных исследований) в Женеве.«Мы проанализировали десятки тысяч распадов мезонов, выбранных из триллионов столкновений на Большом адронном коллайдере (самом большом и мощном ускорителе частиц в мире) в ЦЕРНе», — говорит он. «Поскольку выборка данных была такой большой, это заставило нас использовать мощный статистический анализ, который, в свою очередь, мог однозначно измерить свойства.
Замечательно, наконец, доказать существование чего-то, о чем мы давно думали».Скварницки добавляет: «Каждый эксперимент — Belle, BaBar и LHCb — анализировал свои собственные данные. Хотя он относился к одному и тому же процессу, данные собирались в разное время, с помощью разных коллайдеров и с помощью разных устройств для улавливания исходящих частиц. Наши результаты уникальны для нашего эксперимента ".
Примечание редактора: см. Также обновленную информацию ЦЕРН о находке по адресу http://home.web.cern.ch/about/updates/2014/04/lhcb-confirms-existence-exotic-hadrons.