Учените обясняват как е открит пентакваркът
В откриването на пентакварка участваха учени от Новосибирския държавен университет.
Миналата седмица физици от Големия адронен колайдер обявиха откриването на нова частица, пентакварк. Служители на Новосибирския държавен университет и ИНП СО РАН, участвали в проекта, разказаха за това как е открит пентакваркът и неговото значение за науката.
"Какво е пентакварк? От самото име става ясно, че говорим за частица, състояща се от пет кварка", започва разказа си Павел Кроковни, кандидат на физико-математическите науки, старши преподавател в НГУ и изследовател в ИЯФ СО РАН. Спомнете си, че нашият свят се състои от молекули, молекули от атоми, атом - от ядро и електрони, въртящи се около него, а ядрото от протони и неутрони. Последните са изградени от кварки. Кваркът е градивният елемент, който изгражда всички елементарни частици.
Според съвременните концепции има шест кварка. Цялата материя около нас: въздух, дървета, животни, камъни, вода, звезди и др. - състои се от u- и d- кварки, чиито имена идват от английските думи up и down. Те се наричат леки кварки или кварки от първо поколение.
„Протоните и неутроните са различни комбинации от тези кварки. Например в протона има два u-кварка и един d-кварк (uud), в неутрона има два d-кварка и един u-кварк (udd). Въпреки това, в допълнение към обикновената материя, която виждаме около нас, има и по-екзотични, по-тежки кварки. Това са s и c кварки (странни и очаровани) и t и b кварки (върхови и красиви). За да ги създадете, имате нужда от космически лъчи, които летят през атмосферата с голяма енергия, или ускорител.
LHC, или Големият адронен колайдер, е най-мощният ускорител на частици в света днес. С помощта на колайдер протонните лъчи се ускоряват до скорост, близка до скоростта на светлината, и се сблъскват един с друг. Сблъсъципораждат много други частици, които могат да бъдат получени само по този начин. Всеки сблъсък се записва в детектор, където се измерват параметрите на разпръснатите частици, техните моменти, енергии и др.
„Когато протоните си взаимодействат, може да се роди почти всичко. До бозона на Хигс, за който е построен колайдерът“, отбелязва Павел Кроковни.
„Нашият експеримент, който откри пентакварка, се нарича LHCb. Буквата "b" в името на колайдера означава b-кварк. Изследването на физиката на "красивия" кварк, както се нарича в съответствие с превода, е една от целите на експеримента. Решавайки го, колайдерът изследва разпадането на така наречения Λb-барион (прочитан като ламбда b-) в крайно състояние от 3 частици: J/psi мезон, протон и K-мезон (каон). Барион - частица, състояща се от три кварка, като протон или неутрон. Разликата е, че в Λb-бариона вместо един от u-кварките има чарм кварк, т.е. б кварк. Анализът на продуктите на разпада на бариона показа, че в допълнение към обичайните и добре познати частици, има някои нови, междинни - пентакварк. "Защо сме толкова сигурни, че е имало точно пет кварка в състава на новата частица? Защото в резултат на това имаше разпадане на две частици: протон, а протоните се състоят от три кварка, и J / ψ мезон (прочетете J-psi), състоящ се от два кварка: c-кварк и антикварк (основният компонент на антиматерията).
Невъзможно, по никакъв начин невъзможно е да се "измисли" частица, състояща се от три или два кварка, която да даде точно такива разпадни продукти. Единственият вариант е пентакварк.
И така, пентакваркът се състои от два u-, един d-, един c-кварк и един c-антикварк. ЦЕРН подчертава, че пентакваркът не е просто нова частица. Според Гай Уилкинсън, официаленПредставител на сътрудничеството LHCb, пентакваркът е начин за пакетиране на кварки, които обикновено съставляват протони и неутрони, в частица, която не е наблюдавана през всичките 50 години експерименти.
Първо, много развълнуван!
„Когато най-накрая стигнахме до заключението за съществуването на пентакварк, бях впечатлен (първо, много развълнуван)! Шухао Юан казва. - Но после охладня, успокои се. Трябваше да направим много тестове, за да сме сигурни: наистина говорим за пентакварк.
Според учения откриването на нова частица потвърждава теорията на Стандартния модел, разработена от физиците - теорията за структурата и взаимодействията на елементарните частици: „По-голямата част от Вселената се състои от мезони (частици от два кварка) и бариони (частици от три кварка). Но в рамките на Стандартния модел съществуването на петкваркови частици, пентакварки, беше предсказано преди няколко десетилетия. Учените ги търсят от години. Днес открихме пентакварк или, да кажем, намерихме най-вероятния кандидат за ролята на пентакварк. Извършената от нас работа потвърждава, че Стандартният модел се използва успешно за разбиране на структурата на света. В допълнение, откриването на пентакварка е успехът на експеримента LHCb.
Теоретиците наистина са прогнозирали съществуването на пентакварка преди. Трябва да се отбележи, че в началото на 2000 г различни групи учени съобщиха за откриването на кандидати за пентакварки, но впоследствие данните не бяха потвърдени. Този път резултатите са такива, че физиците нямат съмнения, че пентакваркът е „уловен“. Сега, когато са известни вероятността за раждане на нова частица, нейната маса и други характеристики, получената експериментална информация ще помогне да се изучат особеностите на "опаковането" на кварките и допълнително да стесни обхвата на съществуващите теоретични модели, които във физикатамного.
Участието на учени от Новосибирския държавен университет в сътрудничеството LHCb се подкрепя от средства, отпуснати от NSU в рамките на проект 5-100.