В результает распада протона в кольце коллайдера образовалась ранее ненаблюдавшаяся частица — барион, состоящий из двух очарованных кварков и одного верхнего.
Детектор БАК зарегистрировал новую частицу
Daniel Dominguez/CERN

Детектор LHCb Большого адронного коллайдера зарегистрировал новую фундаментальную частицу, состоящую из двух очарованных кварков и одного верхнего кварка. Масса новооткрытой частицы — 3621 мегаэлектронвольт; это почти вчетверо больше массы протона; такая большая масса обусловлена присутствием двух очарованных кварков (масса каждого составляет 1275 МэВ).

Новооткрытая частица принадлежит к семейству барионов — частиц, состоящих из трёх кварков. Самые известные представители этого семейства — протоны и нейтроны, из которых состоят ядра атомов. Протоны состоят из двух верхних кварков и одного нижнего, нейтроны — из двух нижних и одного верхнего. Кроме нижних (d) и верхних (u) (лёгких) кварков, Стандартная модель описывает ещё четыре типа тяжёлых — странный (s), очарованный ©, прелестный (b) и топ-кварк (t). Теоретически возможны барионы из самых разных комбинаций кварков. Самые устойчиваые барионы — протоны и нейтроны — состоят из самых лёгких кварков; частицы, в состав которых входят тяжёлые кварки, живут очень недолго, а возникают редко, поэтому, хотя все они давно предсказаны теоретиками, доказать их существование удаётся не всегда — как и в случае с новым, «дважды очарованным» кварком.

Наблюдать новый тяжёлый барион удалось благодаря выросшей производительности коллайдера; в конце июня физикам БАК удалось поместить в кольцо рекордное количество сгустков протонов на встречных пучках и получить рекордное количество столкновений частиц; анализируя результаты столкновений, учёные смогли обнаружить редкие случаи распада протонов. В одном из таких случаев в результате столкновения протонов возник новый барион, который затем распался на лямбда-барион и три разных мезона.

Новый, тяжёлый барион может стать отличным инструментом исследования свойств сильного взаимодействия — одного из четырёх фундаментальных взаимодействий, которое обеспечивает взаимное притяжение кварков в состоящих из них частицах и за притяжение протонов и нейтронов в атомных ядрах.

Международная группа физиков, работающая над экспериментом LHCb, рассказала об открытии на конференции Европейского физического общества по физике высоких энергий 6 июля. Исследование будет опубликовано в журнале Physical Review Letters; кратко о нём рассказывает пресс-релиз на сайте CERN.