Эксперимент ATLAS, который проводится на Большом адронном коллайдере (БАК), объявил об измерении парного рождения J/ψ-мезонов в протон-протонных взаимодействиях высоких энергий. В распределении по массе двух J/ψ-мезонов наблюдается неоднородность, которую интерпретируют как рождение промежуточного тетракваркового состояния. Этот результат, подтверждает наблюдение эксперимента LHCb, сделанное в 2020-м году.
В 2020-м году эксперимент LHCb сообщил о возможном наблюдении тетракварковых состояний при парном рождении J/ψ-мезонов. Используя всю статистику, накопленную в ходе первого и второго сеанса работы БАК, экспериментаторам удалось выделить более 33000 событий, в которых оба мезона распадались на μ+μ–-пары. Распределение по массе для системы двух J/ψ-мезонов ожидалось гладким, однако, в массовом спектре наблюдается явная «нерегулярность». Статистическая значимость обнаруженного эффекта превышала пять стандартных отклонений. Одним из объяснений этого феномена было рождение промежуточного тетракваркового состояния, состоящего из четырёх очарованных кварков.
Для любого измерения требуется независимая проверка. И вот на 41-м Международном конгрессе по физике высоких энергий (ICHEP-2021) эксперимент ATLAS представил свои измерения процессов парного образования J/ψ мезоновJ/ψэксперимент ATLAS представил свои измерения процессов парного образования J/ψ мезонов, полученные при энергии взаимодействия протонов 13 ТэВ. Использовалась вся статистика, набранная в ходе второго этапа работы БАК. Для выделения вклада J/ψ-мезонов (как и в эксперименте LHCb) использовался канал распада на пару мюонов: J/ψ → μ+μ–.
Неоднородность, которую наблюдал эксперимент LHCb, также проявилась и в спектре, полученном коллаборацией ATLAS (см. рисунок 1). Для описания этого спектра использовалась гипотеза о существовании одного или нескольких промежуточных тетракварковых резонансов типа Tψψ. При этом форма спектра оказалась таковой, что гипотеза о существовании сразу нескольких тетракварковых -состояний выглядит более предпочтительной.
Помимо системы, состоящей из двух J/ψ-мезонов, исследователи также изучали парное рождение системы J/ψ- и ψ(2S)-резонансов. Последний также регистрировался по распаду на два мюона. Массовый спектр системы J/ψ – ψ(2S) приведен на рисунке 2. В этом канале также наблюдается избыток событий, который можно описать при помощи двух резонансных структур. Статистическая значимость полученного указания составляет 4,6 стандартных отклонения.
Полученные результаты носят предварительный характер. Подробнее о процедуре анализа данных можно узнать из документа ATLAS, описывающего проведенное исследование.
В заключение следует отметить, что сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ принимают активное участие в работе экспериментов ATLAS и LHCb. В зону ответственности сотрудников Института входят системы регистрации мюонов обоих экспериментов. Стабильная работа этих систем в ходе первых двух экспериментальных сеансов БАК позволила получить эти интересные результаты.