Физики добились получения тетракварка с кодовым названием Z(4430) — частицы, представляющей новый тип материи и дополняющей кварковую модель.
С тех пор как в 2012 году был открыт бозон Хиггса, физики не объявляли о столь же громких и успешных экспериментах по поиску новых элементарных частиц. Ученые давно пытаются добиться появления чего-нибудь, что опровергло или дополнило бы существующие модели функционирования Вселенной.
До самых недавних пор модель кварков не вызывала никаких проблем и противоречий: в экспериментах встречались двух или трёхкварковые частицы, но лишь недавно физики заговорили о существовании загадочных частиц из четырёх кварков, так называемых тетракварках. Это пошатнуло идеальные представления о сложившейся модели.
В 2008 году физики, работающие над экспериментом Belle Collaboration в Японии, рассказали о существовании отрицательно заряженной частицы Z(4430): подобно мезону, она состояла из пары очарованного кварка и антикварка, но при этом имела заряд, чего в принципе быть не должно.
После тщательного анализа данных о 25 тысячах распадов мезонов в результате более чем 180 триллионов столкновений пучков в Большом адронном коллайдере в 2011 и 2012 годах, исследователи, наконец, подтвердили существование Z(4430) с очень высокой степенью уверенности — 13,9 сигма. Для открытия, напомним, требуется всего 5 сигма. Об этом физики сообщили в пресс-релизе БАКа.
Сотрудники БАКа пошли даже дальше, чем первооткрыватели-японцы: им удалось изменить спин и четность новой частицы — два свойства квантовой природы, которые дают наиболее чёткое представление о Z(4430)..
По всей вероятности, Z(4430) является тетракварком, состоящим из пары очарованного и антиочарованного кварка, а также пары верхнего и антиверхнего кварка. В подобное открытие никто бы и не поверил, если бы результаты не были предоставлены двумя совершенно независимыми командами физиков.
Теперь останется лишь понять, какие ещё существуют частицы, способные раздвинуть границы кварковой модели.
Согласно полученным коллаборацией LHCb данным, новый адрон имеет структуру cc-du-, то есть, состоит из c-кварка, c-антикварка, d-кварка и u-антикварка. Таким образом, речь идет об открытии первого четырехкваркового адрона. Это в принципе не противоречит существующим в физике элементарных частиц представлениям, но как минимум заставляет пересмотреть и дополнить существующую классификацию.
Кварки и другие элементарные частицы невозможно выделить и наблюдать изолированно. Вместо этого ученые в специально сконструированных ускорителях сталкивают более крупные объекты — например, протоны, электроны, позитроны, нейтроны. В процессе возникают новые частицы — какие именно, можно установить благодаря статистическому анализу их энергии и траектории полета после коллизии.
В представлении современной физики кварки (наряду с лептонами и бозонами) являются базовыми "кирпичиками", из которых состоит вся материя. Из кварков, связанных сильным взаимодействием, состоят адроны — протоны и нейтроны, входящие в ядра атомов, и другие, менее стабильные частицы.