Научный коллектив (коллаборация), работающий с детектором элементарных частиц LHCb Большого адронного коллайдера (LHC), объявил о возможном открытии двух новых возбужденных состояний прелестного бариона, которые, возможно, представляют собой новую частицу группы Λb (лямбда-б барион) или Σb (сигма-б барион).  

Для однозначного вывода необходимо провести дополнительные измерения параметров частиц, пока что физики определили только их время жизни и массы: 6146 и 6152 МэВ. Эта информация, полученная при обработке накопленных на LHC данных, была представлена 13 июля 2019 года на конференции по физике элементарных частиц EPS-HEP (The European Physical Society Conference on High Energy Physics). Теория предсказывает такие возбужденные состояния, но исследователи раньше их не наблюдали, поскольку не было достаточной статистики.

Немного о терминологии. Барионы - элементарные частицы, состоящие из трех кварков. К ним относятся всем знакомые протон и нейтрон. Эти частицы разделяют на группы в зависимости от того, из каких именно кварков они состоят. Если в состав бариона входит b-кварк, который называют прелестным (beauty), то барион называют прелестным. Основной целью эксперимента LHCb служит как раз исследование взаимодействий частиц, содержащих b-кварки. В частности, лямбда-барионы - частицы, состоящие из двух легких кварков, обозначаемых u и d, и одного тяжелого кварка. В прелестном лямбда-барионе (Λb) тяжелый кварк представляет собой b-кварк, соответственно кварковый состав этой частицы - udb. Возбужденное состояние означает наличие у частицы дополнительной энергии, которая приводит к тому, что та имеет другую массу и квантовые параметры, то есть может считаться отдельной частицей.

Несмотря на то, что кваркам уже более полувека, в кварковой модели, описывающей, как из кварков составляются адроны (мезоны и барионы), еще много нерешенных вопросов. А ведь она нужна для получения полной информации о том, из чего состоит Вселенная.

В настоящее время физики хорошо проработали кварковую модель на фундаментальном уровне. Они знают, какие существуют кварки, каким законам они подчиняются, но, к сожалению, им не удалось разработать математической теории, которая бы позволила вывести все многообразие частиц, состоящих из кварков, то есть рассчитать их массы, время жизни, вероятности распадов. Исследователи вынуждены применять для предсказания таких частиц различные приближенные методы, которые часто противоречат друг другу. Наблюдательных же данных значительно меньше, чем теоретических предсказаний. Поэтому каждое новое экспериментальное наблюдение нового состояния - это большое событие в физике высоких энергий.

К тому же, если о мезонных состояниях известно достаточно много, то о барионных - на порядок меньше. Мезоны проще описываются теорией, потому что они состоят всего из двух объектов - кварка и антикварка. С тремя кварками, из которых состоят барионы, теоретикам работать сложнее. Барионные состояния с прелестным кварком изучены еще в меньшей степени - теоретических предсказаний очень мало, и до недавнего времени совсем не было их экспериментальных наблюдений.

Однако в 1986 году, еще до открытия первого прелестного бариона, физики разработали теоретическую модель, которая предсказывает существование двух частиц Λb с очень близкими массами. Это очень похоже на то, что сейчас наблюдается в эксперименте. Хотя, возможно, это возбужденное состояние другого прелестного бариона - Σb. Для однозначной ответа необходимо провести измерение квантовых чисел наблюдаемых в эксперименте частиц - спина, четности и изотопического спина. Исследователи надеются проделать это в самом ближайшем будущем.

В физике высоких энергий принято проверять полученные результаты в независимых экспериментах на других установках. Однако с этим пока возникли сложности. В мире нет на данный момент установок, в которых рождаются прелестные барионы. В том числе и в близком к LHCb японском эксперименте Belle II на коллайдере SuperKEKB, в котором происходит столкновение электронов и позитронов. Но сейчас идет модернизация коллайдера LHC и детектора LHCb, которая полностью закончится в 2026 году. Это будет практически новый эксперимент, который и проверит полученные в 2019 году результаты.

В коллаборацию LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям) на данный момент входят 1378 исследователей из 79 научных организаций 18 стран. От России в неё входят Институт ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И. Будкера СО РАН, Новосибирский государственный университет (НГУ), Институты Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (ПИЯФ, ИТЭФ, ИФВЭ), НИИЯФ МГУ и др.

Источники

Прелесть в микромире ждет прибавление?
Научный портал MSAU.RU, 19/08/2019

Похожие новости

  • 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.
    3090
  • 29/10/2019

    Новосибирский ученый – автор новаторских работ в области лазеров на свободных электронах

    Американское физическое общество (APS) избрало своим почетным членом заведующего лабораторией Института ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И. Будкера СО РАН, члена-корреспондента РАН Николая Винокурова — за новаторскую теоретическую и экспериментальную работу в области лазеров на свободных электронах.
    227
  • 29/12/2017

    Топ-20 наиболее интересных разработок сибирских ученых в 2017 году

    На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-20  сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2017 года, размещенных на нашем портале.
    1759
  • 05/12/2015

    Лауреаты научных премий по физике за ... 2016 год

    ​Объявлены лауреаты научных премий за 2016 год, учрежденных Американским физическим обществом. Да-да, именно за 2016-й - эти заокеанские физики немножко живут в будущем. Премию Роберта Вильсона за выдающиеся достижения в физике ускорителей заряженных частиц получит новосибирский ученый, заведующий лабораторией Института ядерной физики СО РАН Василий Пархомчук.
    2207
  • 21/02/2018

    Институт ядерной физики СО РАН отмечает 60-летний юбилей

    ​​​60 лет назад в этот день вышло постановление Совета министров СССР о создании в Новосибирске Института ядерной физики. И по сей день это подразделение Академии наук – одно из самых крупных и самых успешных.
    2587
  • 30/04/2019

    Александр Бондарь — о мезонах, кварках, балансе частиц и античастиц во Вселенной

    ​В конце марта коллаборация LHCb (ЦЕРН) объявила об обнаружении нарушения симметрии между свойствами материи и антиматерии (СP-cимметрии) в распадах D0-мезонов. В коллаборацию входит несколько российских институтов, в том числе Институт ядерной физики им.
    882
  • 03/10/2018

    Академик Владимир Захаров: «Жизнь — это противостояние хаосу»

    ​Почему мы так и не научились предсказывать погоду и почему ни в одном обществе не удалось распределить ресурсы равномерно? С точки зрения науки это вопросы примерно об одном и том же. Чем нам в извечном поединке с хаосом может помочь физика? «Огонек» поговорил об этом с одним из самых цитируемых сегодня российских ученых и ведущим мировым специалистом в области теории нелинейных волн Владимиром Захаровым.
    2602
  • 15/01/2019

    Ученые создали детекторы для поиска новых частиц сверхвысоких энергий

    Российские ученые разработали для гамма-обсерватории TAIGA в Бурятии мюонные детекторы, с помощью которых планируется провести изучение источников космических частиц со сверхвысокой энергией, а также обнаружить процессы, которые помогут развить космологические теории возникновения и эволюции ранней Вселенной.
    1075
  • 06/04/2018

    Павел Логачев: «Как правило, мы специализируемся на том, что никто никогда не делал»

    ​Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) можно считать не только крупнейшим академическим институтом страны и одним из ведущих мировых центров в области физики высоких энергий, но и одним из самых коммерчески эффективных институтов СО РАН.
    986
  • 12/06/2019

    Глава ОИЯИ рассказал о значении участия России в ЦЕРН

    Полноправное участие России в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) необходимо для участия отечественных ученых в проектах в области физики высоких энергий и приведет к укреплению позиций российской науки в мире, считает директор Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) академик Виктор Матвеев.
    496