Физиците, работещи с детектора LHCb на Големия адронен колайдер, откриха нови и изключително необичайни частици, които се състоят не от две или три, а от пет кварка – „строителни елементи“ на всички елементарни частици.
Статията с предварителните резултати е изпратена в сп. Physical Review Letters.
„Пентакваркът не се явява просто нова частица. Той се явява пример за принципно друг начин за „опаковане“ на кварките, формиращи основата на съставните протони и неутрони, какъвто никога преди не сме виждали за 50 години експерименти. Изучаването на това свойство ще ни помогне да разберем как възниква и съществува „обичайната“ материя“, казва Гай Уилкинсън (Guy Wilkinson), официален представител на колаборацията LHCb.
Според съвременните представи всички елементарни частици се състоят от малки обекти, които физиците наричат кварки. Протоните, неутроните и прочие „тежки“ частици, наричани бариони, съдържат три кварка. Техните по-малки събратя, така наречените мезони, съдържат два елемента – „обикновен“ кварк и антикварк, базова съставка на антиматерията.
Принципно съществуващите днес физични теории не изключват възможността за съществуването на елементарни частици, състоящи се от четири и дори пет кварка с различен „аромат“, или казано по-просто, „цвят“.
© CERN / LHCb Collaboration
Дълго учените не могли да открият или създадат подобни частици и едва преди две години японски физици, работещи с колайдера KEKB, открили намек за съществуването на „тетракварк“ – семейство от два кварка и два антикварка. Но както отбелязва един от авторите на откритието, тази частица всъщност може да е псевдомолекула от два мезона.
Данните, събрани на Големия адронен колайдер в първия етап от неговата работа, са позволили на физиците от колаборацията LHCb, търсещи екзотични частици на едноименния детектор, да стигнат по-далече и да „уловят“ едновременно няколко частици от пет кварка, получили временни имена Pc(4450)+ и Pc(4380)+.
Те притежават много голяма маса – 4400-4500 мегаелектронволта, което е около пет пъти повече от аналогичния показател за протоните и неутроните, а също и доста необичаен спин. По своята природа тее представляват четири „нормални“ кварка, слепени с един антикварк.
Учените не се съмняват в съществуването на тези частици – статистическата достоверност на откритието е девет сигма, което е еквивалентно на една случайна грешка или проблем в работата на детектора в един случай на четири милиона милиарда (1018) опита.
Все още учените не знаят как са „опаковани“ кварките в тези частици – те може да както тясно свързани помежду си като в протоните и неутроните, така и отдалечени един от друг като мезонната молекула. За отговор на този въпрос е необходимо провеждането на допълнителни наблюдения на разпада на барионите, при което се раждат данните за „пентакварките“. В близко време физиците ще се опитат да разкрият тази тайна на обновения ускорител.
