Відтоді, як у 2012 році було відкрито бозон Хіггса, фізики не оголошували про настільки ж гучні та успішні експерименти з пошуку нових елементарних частинок. Вчені давно намагаються домогтися появи чого-небудь, що спростувало або доповнило б існуючі моделі функціонування Всесвіту.
Донедавна модель кварків не викликала жодних проблем і протиріч: в експериментах зустрічалися двох або трьохкваркові частинки, але лише нещодавно фізики заговорили про існування загадкових частинок з чотирьох кварків, так званих тетракварків. Це похитнуло ідеальні уявлення про сформовану модель.
У 2008 році фізики, що працюють над експериментом Belle Collaboration в Японії, розповіли про існування негативно зарядженої частинки Z(4430): подібно до мезона, вона складалася з пари зачарованого кварка і антикварка, але при цьому мала заряд, чого в принципі бути не повинно.
Після ретельного аналізу даних про 25 тисяч розпадів мезонів у результаті більш ніж 180 трильйонів зіткнень пучків у Великому адронному колайдері в 2011 і 2012 роках, дослідники, нарешті, підтвердили існування Z(4430) з дуже високим ступенем впевненості - 13,9 сигма. Для відкриття, нагадаємо, потрібно всього 5 сигма. Про це фізики повідомили у прес-релізі БАКа.
Працівники БАКа пішли навіть далі, ніж першовідкривачі-японці: їм вдалося змінити спін і парність нової частинки - дві властивості квантової природи, які дають найбільш чітке уявлення про Z(4430).
Судячи з усього, Z(4430) є тетракварком, що складається з пари зачарованого і антиочарованного кварка, а також пари верхнього і антиверхнього кварка. У подібне відкриття ніхто б і не повірив, якби результати не були надані двома абсолютно незалежними командами фізиків.
Тепер залишиться лише зрозуміти, які ще існують частинки, здатні розсунути межі кваркової моделі.
Згідно з отриманими колаборацією LHCb даними, новий адрон має структуру cc-du-, тобто, складається з c-кварка, c-антикварка, d-кварка і u-антикварка. Таким чином, мова йде про відкриття першого чотирьохкваркового адрона. Це в принципі не суперечить існуючим у фізиці елементарних частинок уявленням, але як мінімум змушує переглянути і доповнити існуючу класифікацію.
Кварки та інші елементарні частинки неможливо виділити і спостерігати ізольовано. Замість цього вчені в спеціально сконструйованих прискорювачах зіштовхують більш великі об'єкти - наприклад, протони, електрони, позитрони, нейтрони. В процесі виникають нові частинки - які саме, можна встановити завдяки статистичному аналізу їхньої енергії і траєкторії польоту після колізії.
В уявленні сучасної фізики кварки (поряд з лептонами і бозонами) є базовими "цеглинками", з яких складається вся матерія. З кварків, пов'язаних сильною взаємодією, складаються адрони - протони і нейтрони, що входять до ядра атомів, і інші, менш стабільні частинки.
У Великому адронному колайдері, побудованому ЦЕРН (Європейська рада з ядерних досліджень) на кордоні Швейцарії і Франції, вивчають продукти зіткнення протонів та іонів свинцю. Найбільш відомий експеримент, проведений на цьому прискорювачі, це пошук бозона Хіггса. !zn
Читайте також:
Фізики обмірковують план нового гігантського колайдера
На Великому адронному колайдері отримано найдрібніші краплі рідини
Великий адронний колайдер вловив новий слід таємничої антиречовини