Физики ЦЕРН случайно открыли сразу пять новых "зачарованных" частиц

17 марта 2017
Классификация элементарных частиц с точки зрения Стандартной модели

Большой адронный коллайдер обнаружил сразу пять новых частиц, содержащих в себе так называемые "зачарованные" кварки; открытие было сделано при изучении распада сверхтяжелых "кузенов" протонов, не существующих в природе, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке arXiv.org

"Их можно рассматривать одновременно и как отдельные частицы, и как возбужденные состояния одной и той же частицы. Что именно более корректно – вещь очень субъективная. В отличие от возбужденных атомов водорода и других частиц, в данном случае кварки сильно взаимодействуют между собой особым образом. Каждый из вариантов этих взаимодействий можно рассматривать как отдельную сущность, хотя состоят они из одних и тех же кварков", — комментирует открытие Любош Мотль (Lubos Motl), чешский физик-теоретик и бывший профессор Гарварда.

Все открытые частицы, как пишут участники коллаборации LHCb, в том числе и ряд российских физиков, представляют собой вариации омега-гиперона – сверхтяжелой частицы, содержащей в себе три тяжелых кварка. Иными словами, они могут содержать в себе "зачарованные" (c), "прелестные" (b) и "странные" (s) кварки, но не нижние или верхние субатомные частицы, из которых состоят протоны и нейтроны. 

Свойства всех этих частиц давно предсказаны Стандартной моделью физики, и многие из них ученые уже обнаружили за последние полвека. Однако далеко не все омега-гипероны были изучены на практике. Особенности в их распадах, как отмечают авторы статьи, могут указать на проблемы Стандартной модели и подсказать, существует ли новая физика за ее пределами.

Наблюдая за рождением и распадами таких частиц, физики из LHCb совершенно неожиданно для себя нашли следы сразу пяти ранее неизвестных омега-гиперонов, обладающих массой примерно в 3 ГэВ (примерно в три раза больше, чем у протона или нейтрона). 

Неожиданность заключалась в том, что они не содержали в себе так называемых "прелестных" кварков – субатомных частиц, для изучения свойств которых был создан детектор LHCb. Частицы, содержащие в себе b-кварки, считаются главными кандидатами на роль "ворот" в мир новой физики — в их распадах ученые зафиксировали несколько странностей, объясняющих различия между материей и антиматерией и выходящих за пределы стандартной модели физики.

Как предполагают участники коллаборации, им удалось открыть пять связанных состояний омега-гиперонов, состоящих из двух "странных" и одного "зачарованного" кварка. Такие частицы обладают нулевым зарядом, что отличает их от почти всех остальных омега-гиперонов, обладающих зарядом +1, —1 или даже +2. 

В целом, как отмечает Мотль, свойства этих частиц соответствуют тому, что предсказывает Стандартная модель, и поэтому они не представляют собой большого интереса для поисков "новой физики". Тем не менее, дискуссии вокруг того, являются ли они одной частицей или пятью разными объектами, могут привести к открытию других, более интересных частиц на БАК.