В Большом адроном коллайдере обнаружили пентакварки

15.07.15

Сразу пять кварков могут входить в состав новых необычных частиц, которые физики ЦЕРН обнаружили, работая с детектором LHCb на Большом адронном коллайдере. Из кварков, напомним, состоят все известные сегодня элементарные частицы: так, нейтроны, протоны и прочие «тяжелые» элементарные частицы, именуемые барионами, включают три кварка, мезоны – два (обычный кварк и антикварк). Исследование пентакварка поможет раскрыть механизмы «склеивания» в атом протонов и нейтронов.

Пентакварки не являются опровержением существующих физических теорий – они, в общем-то, не исключают возможности наличия элементарных частиц из 4-5 и более кварков разного «цвета» или «аромата». Что ж, у БАК есть будущее – в этом году здесь определенно будет совершено больше открытий, чем предполагали пессимистичные прогнозы.

Два года назад физики из Японии, проводя эксперименты на коллайдере KEKB, обнаружили предпосылки существования тетракварков – частиц, включающих два кварка и два антикварка. Но, по словам Павла Пахлова из Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), тетракварки могли быть и псевдомолекулами, состоящими из двух мезонов. Возможно, если в Японии построят линейный коллайдер, физики смогут подтвердить или опровергнуть существование тетракварка. Ученые же из коллаборации LHCb пентакварки «поймали» и временно присвоили им имена Pc(4450)+ и Pc(4380)+.

Ги Уилкинсон, официальный представитель коллаборации LHCb, отмечает:

«Пентакварк не является просто новой частицей. Он является примером принципиально иного способа «упаковки» кварков, составляющих основу слагающих атомы протонов и нейтронов, который мы никогда раньше не замечали за 50 лет экспериментов. Изучение его свойств может помочь нам понять, как возникает и существует «обычная» материя».

Исследователи отмечают, что пентакварки обладают значительной массой – порядка 4,4-4,5 МЭВ. Это в 4-5 раз больше, чем масса протонов и нейтронов. Кроме того, пентакварки имеют необычный спин и включают четыре кварка, соединенных с одним антикварком.

В отличие от японских коллег, физики из LHCb не сомневаются в достоверности открытия и полностью исключают возможность ошибки. Они отмечают, что статистическая достоверность существования пентакварков составляет девять сигма, и это эквивалентно одной сбою в работе детектора в одном случае на четыре миллиона миллиардов (10 в 18 степени) попыток.

Впрочем, как именно упакованы в пентакварке частицы, физики не знают. Кварки могут быть удалены друг от друга, как в мезоне, или тесно связаны, как в нейтроне. Наблюдения за распадами барионов в БАК продолжаются. Предполагается, что ещё одна тайна будет раскрыта на обновленном коллайдере