20 июля 2018

Российские учёные объявили об открытии новой элементарной частицы

Здание Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ

Неожиданным результатом закончился поиск фоторождения экзотического чармония X(3872) в эксперименте COMPASS (ЦЕРН). Несмотря на то, что со статистической значимостью в 4.1 σ в спектре инвариантных масс конечного состояния был обнаружен сигнал, полностью согласующийся по своим параметрам с ожидаемым, детальный анализ кинематики распада наблюдаемой частицы показал полное несоответствие хорошо известной кинематике распада X(3872).

Это неожиданное наблюдение позволило предположить, что, возможно, обнаруженный сигнал принадлежит новой частице, получившей название X̃(3872), которая является частицей-партнером для X(3872), имеет близкую массу и время жизни, но отличается от X(3872) набором квантовых чисел. Существование такой частицы-партнера предсказывается некоторыми теоретическими моделями, описывающими X(3872) как состояние из двух кварков и двух антикварков, тесно связанное сильным взаимодействием (тетракварк). Результаты работы опубликованы в журнале Physics Letters B 783 (2018) 334–340.

Квантовая хромодинамика не налагает прямого запрета на существование связанных сильным взаимодействием состояний, отличных от образованных тремя кварками (барионов) или парой кварк-антикварк (мезонов). Однако, до недавнего времени не существовало убедительных и бесспорных экспериментальных свидетельств в пользу таких мультикварковых состояний. Ситуация изменилась лишь в начале 2000х после открытия экзотических адронов, содержащих тяжелые кварки (с или b), первым из которых и стал X(3872), открытый в 2003 году коллаборацией Belle. Несмотря на то, что за 15 лет было открыто несколько десятков таких частиц, их природа до конца не ясна. Разные модели интерпретируют их как тетракварки, мезонные молекулы, состояния с валентными глюонами и т.д. Полученный COMPASSом результат, возможно, поможет пролить свет на природу экзотических чармониев.

До настоящего времени экзотические чармонии были доступны для изучения лишь на электрон-позитронных коллайдерах и при столкновении адронов высоких энергий. Эксперимент COMPASS впервые в мире осуществил поиск фоторождения таких частиц. Идея данной работы, а также основной вклад в получение результата принадлежат сотрудникам Лаборатория ядерных проблем им. В.П. Джелепова ОИЯИ, участвующим в эксперименте.