Физиците откриха две неизвестни масивни частици

Физиците, работещи с резултатите от експериментите на Големия адронен колайдер, са открили две неизвестни досега масивни частици.

Екипът учени анализирал данните, получени в хода на експеримента BaBar, който се провеждал през 2006 година от екип физици от Станфорд. Тогава изследователите забелязали две енергийни експлозии, но не могли да им намерят обяснение.

Сега екип начело с Тим Гершон от университета на Уоруик във Великобритания обявил, че енергийните експлозии са били предизвикани от присъствието на две масивни частици, мезони. Масата на всяка от тези частици, които засега са получили кодовите названия DS3*(2860) и DS1*(2860), почти три пъти превишава масата на протона и съответства на 2,86 гигаелектронволта.

„Резултатите от нашите търсения ясно сочат, че именно тези частици се явяват причината за енергийния взрив в експеримента BaBar“, съобщава Гершон, водещ автор на изследването.

Законите на физиката на елементарните частици гласят, че мезоните са съставни частици, състоящи се от две елементарни частици кварки. Те се явяват компоненти на материята и се смятат за неделими, тоест не се подлагат на разпад.

Кварките в мезоните са свързани от т.нар. силно взаимодействие, което, за разлика от останалите фундаментални взаимодействия, се усилва с нарастването на разстоянието между елементарните частици.

Силното фундаментално взаимодействие е най-слабо изученото явление на Стандартния модел на физиката на елементарните частици. Но именно тази област от знания описва взаимодействието на частиците във Вселената.

Кварките, както е известно, се делят на шест различни аромата – горен, долен, странен, очарователен, прелестен и истински. Новите частици съдържат по един очарователен антикварк и един странен кварк. Забележително е, че DS3*(2860) също има спин 3. това означава, че в рамките на дадения експеримент физиците за първи път в историята видели мезон със спин 3, съдържащ очарователен кварк.

Останалите мезони, които някога са наблюдавани от учените, имат такава комбинация от кварки, че стойността на техния спин не може да превишава или се равнява на три, което прави точните свойства на кварките двусмислени. И все пак, при спин 3 тази нееднозначност изчезва и става много по-лесно да се определи точната конфигурация на частиците DS3*(2860).

Гершон и колегите му отбелязват, че необичайните свойства на частицата DS3*(2860) я прави идеален пример за изследвания на силното взаимодействие, тъй като изчисленията за масивните кварки са значително по-точни, отколкото за леките.

Откритието станало възможно на първо място, защото за интерпретацията на енергийния изблик в данните и идентификацията на двете частици се използвана иновационна методика за съставяне на диаграма на Далиц. Физиците отбелязват, че тази техника никога досега не е прилагана за обработка на данни, получени на Големия адронен колайдер.

Методът позволява да се отделят и визуализират различни пътища, по които частиците може да извърши своя разпад. След успешното изпитание на диаграмата на Далиц учените се надяват, че тя ще се прилага и в бъдеще за интерпретация на данните от експериментите на ускорителя. С помощта на аналогични изследвания ще стане възможно откриването на нови, възможно още по-екзотични елементарни частици.

Статиите за наблюденията на частиците DS3*(2860) и DS1*(2860) и анализът на данните с диаграмата на Далиц засега са изложени на сайта arXiv.org. Изследванията на учените са приети за публикуване в изданията Physical Review D и Physical Review Letters.