Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), 26 марта на конференции Moriond QCD объявила об обнаружении в распадах Λb-бариона трех пентакварков – «экзотических» структур, состоящих из пяти кварков. Эксперимент LHCb 2019 г. уточнил результаты, полученные в 2015 г., и благодаря лучшей точности, зарегистрировал не два пентакварка, как было заявлено ранее, а три.

Квантовая хромодинамика (КХД) – часть Стандартной модели, описывающая сильные взаимодействия, то есть взаимодействия, в которых участвуют адроны. Последние, в свою очередь, состоят из кварков и антикварков. Стандартная модель не только описывает мезоны (адроны из кварк-антикварковой пары) и барионы (адроны из трех кварков), но и допускает существование более сложных структур (тетракварки, пентакварки, глюболы и т.д.). Впрочем, несмотря на то, что многокварковые состояния не противоречат природе сильных взаимодействий, до 2003 года они экспериментально не наблюдались. Первые указания на существование более сложных, чем мезоны и барионы, кварковых систем, появились в 2003 г. с обнаружением детектором Belle четырехкваркового состояния X(3872). В 2015 г. в эксперименте LHCb были зарегистрировали сразу два пентакварка со скрытым чармом (частицы, содержащие систему с-кварка анти с-кварка). За прошедшее время была значительно улучшена точность эксперимента и повышен в девять раз объем анализируемой статистики, что позволило в 2019 г. объявить об обнаружении уже трех пентакварков.


«Главный результат эксперимента 2019 г. заключается в том, что одно состояние, обнаруженное в 2015 г., расщепилось на два, то есть надежно было установлено, что тот пик, который был зарегистрирован как один пентакварк, оказался двумя близкими по массе состояниями, – прокомментировал заместитель директора ИЯФ СО РАН, декан физического факультета НГУ, участник коллаборации LHCb, член-корреспондент РАН Александр Бондарь. – В результате мы имеем два «расщепившихся» пентакварка с массами 4440 и 4457 МэВ и еще один пентакварк с массой 4,3 ГэВ, который в предыдущем эксперименте не выглядел статистически значимым».


Хотя пентакварки и называют иногда «экзотическими» состояниями, на самом деле вполне ожидаемы в рамках Стандартной модели. Термин «экзотический» скорее более применим к явлениям вне рамок Стандартной модели.

pentaquarks копия 


Схема возможного расположения кварков в пентакварковой частице. Image: Daniel Dominguez.

«В физике высоких энергий принято верифицировать результаты в независимых экспериментах на других установках, – пояснил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий кафедрой физико-технической информатики ФФ НГУ, сотрудник коллаборации LHCb, кандидат физико-математических наук Павел Кроковный. – Но в данном случае проблема в том, что Λb-барион рождается только на коллайдере LHC. Электрон-позитронный коллайдер SuperKEKb возобновил набор данных с детектором Belle II, но энергии коллайдера не хватит для рождения Λb – это технически невозможно. Другим экспериментам на LHC (ATLAS и CMS) не хватит точности определения массы, чтобы увидеть пентакварки в распадах Λb. Впрочем, полученные в 2019 г. на LHCb результаты можно считать вполне надежными. Статистическая значимость обнаружения двух пентакварков, которые раньше выглядели как один, больше 5 стандартных отклонений».


О высокой надежности эксперимента 2019 г. говорит то, что он не только подтвердил результаты 2015 г., но и с большей точностью и аккуратностью уточнил их. Дальнейшая задача ученых состоит в том, чтобы определить, основываясь на свойствах экспериментально наблюдающихся состояний, хотя бы качественную модель явления. Дело в том, что подобные эксперименты опережают понимание происходящего. Из-за вычислительных сложностей КХД не может предсказать не только основные параметры пентакварков, но даже должны ли они существовать или нет.


«Мы не можем предсказать, где будут обнаружены следующие пентакварки, – добавил Александр Бондарь, – мы можем пока лишь определить, с какой моделью лучше согласуется наблюдаемая в эксперименте картина. Однако, экспериментальные результаты стимулитуют развитие новых методов, например, численные расчеты в КХД на решетках, которые способны обеспечить прорыв в понимании многокварковых систем».


По словам Александра Бондаря, изучение новых многокварковых систем поможет расширить представления об универсальных свойствах и законах природы, о том, как устроена сильно взаимодействующая (ядерная) материя, возможно, будут получены дополнительные знания об устройстве и эволюции звезд.

Источники

Эксперимент в ЦЕРН подтвердил существование редких многокварковых состояний
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН (inp.nsk.su), 26/03/2019
Эксперимент в ЦЕРН подтвердил существование пентакварков
Индикатор (indicator.ru), 26/03/2019
Три новых элементарных частицы открыты на Большом адронном коллайдере
Якутия 24 (yk24.ru), 27/03/2019
Три новых элементарных частицы открыты на Большом адронном коллайдере
ИА российского казачества (ruskazaki.ru), 27/03/2019
Ученые открыли новые частицы на Большом адронном коллайдере
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 27/03/2019
Ученые открыли новые частицы на Большом адронном коллайдере
Взгляд.Ру, 27/03/2019
Эксперимент в ЦЕРН подтвердил существование редких многокварковых состояний
Новости сибирской науки (sib-science.info), 27/03/2019
На Большом адронном коллайдере открыли три новых элементарных частицы
The Insider (theins.ru), 27/03/2019
Три "экзотические" элементарные частицы открыли на Большом адронном коллайдере
HOLME SPACE (holme.ru), 27/03/2019
Ученые обнаружили на Большом адронном коллайдере три "экзотические" структуры
РИА ФАН (riafan.ru), 27/03/2019
Три "экзотические" элементарные частицы открыли на Большом адронном коллайдере
Карельские Вести (kareliyanews.ru), 27/03/2019
Сибирские ученые помогли открыть новые элементарные частицы
Спутник Новости (news.sputnik.ru), 27/03/2019
Сибирские ученые помогли открыть новые элементарные частицы
НИА Новосибирск (54rus.org), 27/03/2019
Три новых элементарных частицы открыты на Большом адронном коллайдере
NewsRbk.ru, 27/03/2019
Три "экзотические" элементарные частицы открыли на Большом адронном коллайдере
Московский Комсомолец (mk.ru), 27/03/2019
Эксперимент в ЦЕРН подтвердил существование редких многокварковых состояний
Наука в Сибири (sbras.info), 27/03/2019
Три новых элементарных частицы открыты на Большом адронном коллайдере
События дня (inforu.news), 27/03/2019
Три новых необъяснимых элементарных частицы открыты на БАК
D3 (d3.ru), 27/03/2019
Ученые открыли новые частицы на Большом адронном коллайдере: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 27/03/2019
Ученые открыли новые частицы на Большом адронном коллайдере
Око планеты (oko-planet.su), 27/03/2019
Три "экзотические" элементарные частицы открыли на Большом адронном коллайдере
Glob-news.ru, 27/03/2019
На Большом адронном коллайдере открыли три новые элементарные частицы
Vesti-ua.net, 27/03/2019
На Большом адронном коллайдере открыли три новых элементарных частицы
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 27/03/2019
Ученые открыли новые частицы на Большом адронном коллайдере
Kyivweekly.com, 27/03/2019
Три новых элементарных частицы открыты на Большом адронном коллайдере
Империя (imperiyanews.ru), 27/03/2019
Три новых элементарных частицы открыты на Большом адронном коллайдере
ИА Город Новостей (city-n.ru), 27/03/2019
Ученые открыли новые частицы на Большом адронном коллайдере
RepeatMe.ru, 27/03/2019
Эксперимент в ЦЕРН подтвердил существование редких многокварковых состояний
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 28/03/2019
Эксперимент в ЦЕРН подтвердил существование редких многокварковых состояний
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 29/03/2019
УЧЕНЫЕ ОТКРЫЛИ НОВЫЕ ЧАСТИЦЫ НА БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ!
Cont.ws, 06/04/2019

Похожие новости

  • 19/11/2015

    ИЯФ СО РАН завершил набор в стипендиальную программу 2015 года

    ​Завершился очередной набор в стипендиальную программу Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН. В этом году конкурс прошли 23 школьника из Специализированного учебно-научного центра НГУ (СУНЦ НГУ, ФМШ) и 4 студента Новосибирского государственного университета (НГУ).
    2304
  • 07/03/2016

    В ИЯФ СО РАН разработали ключевые компоненты нового коллайдера

    ​ ​В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН созданы вакуумные камеры, корректирующие магниты, электроника регистрации и программное обеспечение для установки SuperKEKB, которая монтируется в японской Лаборатории физики высоких энергий (КЕК) в Цукубе.
    2231
  • 03/09/2018

    На пути к бор-нейтронозахватной терапии

    В проект «Академгородок 2.0» вошли сразу две заявки, касающиеся бор-нейтронозахватной терапии — эффективного метода борьбы с неизлечимыми онкологическими заболеваниями. О мерах, которые предпринимаются для того, чтобы проект поскорее воплотился в жизнь, и о том, какие на этом пути есть препятствия, говорили на круглом столе на VI Международном форуме технологического развития и выставке «Технопром».
    879
  • 28/02/2019

    В ЦЕРН обнаружили новую частицу, которая уточнит кварковую модель

    ​Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила об открытии нового состояния c-кварка и анти c-кварка – частицы ψ3(1D).
    309
  • 14/04/2017

    На коллайдер SuperKEKb в Японии установили детектор Belle II с российским оборудованием

    В ускорительном центре КЕК (Цукуба, Япония) завершена установка детектора Belle II в место встречи пучков коллайдера SuperKEKB, сообщает пресс-служба КЕК. Общий вес детектора превышает 1400 тонн. Одна из его ключевых систем – 40-тонный электромагнитный калориметр на основе кристаллов йодистого цезия – был создан и разработан при определяющем участии Института ядерной физики им.
    1223
  • 16/04/2019

    Как синхротронное излучение помогает науке

    ​Половина Нобелевских премий в молекулярной биологии за последние 20 лет отдана синхротронному излучению (СИ). Ученый Анатолий Снигирев рассказал, как получают рентгеновские лучи необходимых параметров и в чем преимущество проектов источников СИ четвертого поколения, реализуемых в России.
    103
  • 20/06/2016

    В Институте ядерной физики СО РАН состоится 30-е международное совещание по физике токамаков

    С 21 по 25 июня в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) пройдет 30-е международное совещание по физике токамаков (The International Tokamak Physics Activity, ITPA). Мероприятия этой серии проводятся коллаборацией ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) дважды в год – во Франции, где сооружается установка, и в одной из стран-участниц проекта.
    2667
  • 20/03/2019

    Время научной дерзости: зачем ученые ищут Новую физику

    В конце февраля этого года мир узнал, что коллаборация LHCb (CERN), в которую входит более десяти российских научных организаций, в том числе Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.
    179
  • 26/08/2016

    Ученые СО РАН представили результаты работы на Международной конференции в области высоких энергий

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН приняли участие в 38-й Международной конференции в области физики высоких энергий в Чикаго (ICHEP-2016).
    2576
  • 25/05/2017

    Большой адронный коллайдер возобновил сбор данных

    На Большом адронном коллайдере (БАК) закончились технические работы и модернизация — он возобновил сбор данных, в трех экспериментах на коллайдере участвуют исследователи НГУ и ИЯФ СО РАН. Планируемая остановка на технические работы на БАК случается в начале каждого года.
    1539