Ранее науке были известны двух- и трехкварковые частицы. Теперь же их может стать больше – к ним присоединятся четырехкварковые.
Находящаяся вокруг нас материя, состоит из кварков. В основном кварков три, ведь такие протоны и нейтроны, которые формируют ядро атома. Некоторые из частиц образовываются парой кварков (кварк — антикварк). Всего известно шесть типов кварков.
История науки знает о попытках открытия частиц, которые состоят более чем из трех кварков. Однако подтвердить эти теории не удалось.
Удерживаются разные кварки вместе сильным взаимодействием. Частицы, которые переносят такое взаимодействие, «склеивают» между собой кварки (так фотоны переносят электромагнитное взаимодействие). Называют такую частицу «глюон» (от английского – «клей»).
Физиками восемь лет назад была открыта частица Y(4260), которая состоит из двух кварков и глюона. Но ее характеристики были непонятными, и поэтому ученые коллаборации Bella, под руководством Чжицин Лю, решили тщательнее исследовать эти частицы.
При сталкивании электронов и позитронов, являющихся их античастицами, экспериментаторы, работая с детектором Bella, создали множество частиц Y(4260), которые живут до распада около 10-23 секунд.
Особой ясности в ситуации с Y(4260) не наступило, но при поиске ответа на один вопрос, исследователи нашли ответ на другой. Причем, еще никем не задававшийся. При энергии в 3,9 ГэВ был выявлении пик, который соответствует частице в четыре раза тяжелее протона.
«Вдохновленные найденным, мы решили, что нужно взяться за изучение только распада Y(4260), и не ошиблись», — рассказал господин Лю. Ученые образовали 460 новых частиц, называемых Z(3900), из чего становится понятно, что это вполне реальные частицы, но несколько экзотические.
По анализу группы, эта частица обладает электрическим зарядом и состоит из кварка и его антикварка. В дальнейшем по наиболее простому объяснению получается, что здесь присутствуют верхний кварк и еще один нижний антикварк. Получается частица, составленная из четырех кварков.
«Это вызывает восхищение, ведь никогда еще физики не видели ничего похожего. Предыдущие работы могли только рассмотреть следы этих частиц, а Belle уверенно говорит об их открытии», — утверждает Эрик Свансон, представитель Питсбургского университета.
Ученые на данном этапе не исключают иные интерпретации. Это могут быть сильно взаимодействующие пары двухкварковых частиц, неотличимые от четырехкварковой. Если это именно так – можно говорить об «адронной молекуле» — предмете рассуждений, который ускользает от экспериментаторов.
Именно этого варианта и придерживается Чжицин Лю: «Лично я предпочитаю, чтобы это была адронная молекула. Но настоящая природа частицы вполне может быть и другой».
Кстати, именно к этому варианту склоняется Чжицин Лю: «Адронная молекула — это мои личные предпочтения. Но истинная природа частицы может быть иной».
О чем же идет речь? Z(3900) может быть просто парой двухкварковых частиц, которые взаимодействуют между собой тесно, ровно настолько, чтобы выглядеть четырехкварковой частицей, на самом деле не образовывающей устойчивую связь, характерную для этих вариантов.
При 3,9 ГэВ действительно зарегистрировали новую частицу. А какую именно – нужно выяснять.
Все интерпретации нуждаются в сравнении с реальными данными, однако их невозможно получить, не проводя новых исследований, которые ученые хотят реализовать в будущем году при помощи установки Belle-II, создавать которую помогают и российские институты. Если опыты будут показывать распад Z(3900) как обычной частицы, то вариант адронной молекулы придется отклонить.
Если же это будет не так, то физикам удалось обнаружить интересное. Ведь не каждый день открываются новые частицы, причем неизвестного четырехкваркового типа.
Ваше мнение