Лики бариона

На Большом адронном коллайдере открыли пять новых субатомных частиц, которые дают ключ к пониманию сил, действующих в пределах атомного ядра. 

В статье, которую на прошлой неделе опубликовала на сайте препринтов arXiv.org группа, состоящая из почти тысячи авторов — участников эксперимента на Большом адронном коллайдере (LHCb) в ЦЕРН, описано единовременное открытие системы частиц. Наблюдение сразу всех пяти новых состояний, как отмечает пресс-релиз Европейского центра ядерных исследований, уникальное событие, проливающее свет на процесс сильного взаимодействия, благодаря которому субатомные частицы удерживаются в атомном ядре. Ядро состоит из нейтронов и протонов, которые образованы меньшими частицами — кварками. Кварки бывают шести разных сортов, или “ароматов”. Все кварки связаны между собой сильными ядерными взаимодействиями. Для описания этих взаимодействий предложена теория квантовой хромодинамики, которая предполагает, что каждый кварк обладает своим цветовым зарядом, или цветом, который, впрочем, к оптическим цветам отношения не имеет — этот термин введен для упрощения объяснения. Согласно теории квантовой хромодинамики, сильное взаимодействие происходит между кварками и глюонами, переносчиками сильного взаимодействия. Но математическое выражение теории невероятно сложное. Все пять открытых сейчас частиц представляют собой разные формы частицы бариона под названием “омега-с-0”, существование которого было подтверждено в 1994 году. Различные вариации этого бариона предсказывались, но до сих пор не были зарегистрированы. 

“Нулевой” барион состоит из трех кварков — двух “странных” и одного “очарованного”, при сильных внутриядерных взаимодействиях он распадается на другой барион (Xi-c-plus). Анализ траекторий, а также высвобожденной в детекторе энергии всех частиц финальной конфигурации позволил отследить изначальное событие — распад бариона омега-с-0 до предсказанных частиц — его возбужденных состояний. На эти родственные частицы возлагаются большие надежды в плане объяснения сильных ядерных взаимодействий. По словам Грейга Коуэна (Greig Cowan) из Эдинбургского университета (University of Edinburgh) в Великобритании — одного из участников эксперимента на Большом адронном коллайдере, “это потрясающее открытие, которое позволит нам выяснить, как кварки связываются друг с другом, что, в свою очередь, поможет понять природу не только протонов и нейтронов, но и более странных мультикварковых состояний, таких как пентакварки и тетракварки”. Как отмечается в сообщении ЦЕРН, открытие стало возможно благодаря массиву данных, который был накоплен за первые два цикла экспериментов на коллайдере, а также способности нового специального детектора точно распознавать различные типы частиц.