Ученые Европейской организации ядерных исследований CERN обнаружили в данных, собранных в свое время датчиками эксперимента LHCb Большого Адронного Коллайдера, следы двух новых, ранее неизвестных частиц. При этом, одна из этих частиц обладает столь уникальным набором свойств, которым не обладает ни одна другая частица и которые не наблюдались до последнего времени никем из ученых. Эти новые частицы, получившие названия DS3*(2860)- и DS1*(2860)-, относятся к классу мезонов и имеют массу, в три раза превосходящую массу протонов.
Ученые-физики, занимавшиеся анализом данных эксперимента LHCb, проводили изучение энергетического всплеска, впервые обнаруженного в ходе эксперимента BaBar, проведенного в 2006 году учеными Стэнфордского университета в Калифорнии. Несмотря на все усилия ученых возможности научного оборудования того времени не позволили установить точную причину возникновения энергетических всплесков. "Наши же результаты указывают на то, что причинами так называемых всплесков BaBar являются две новые, неизвестные до последнего времени частицы" - рассказывает Тим Джершон (Tim Gershon), ученый-физик из университета Ворвика (University of Warwick), Великобритания.
Напомним нашим читателям, что мезоны - это субатомные частицы, состоящие из двух кварков, и которые, как считают ученые, являются неделимыми частицами. Кварки в этих частицах связаны силой сильных взаимодействий, одной из четырех видов фундаментальных сил, силой, которая также удерживает вместе все элементы ядер атомов. Эта сила является одной из наименее понятных ученым частей Стандартной модели физики элементарных частиц, теории, описывающей строение и взаимодействие всех элементарных частиц.
Известно, что кварки бывают шести различных типов, которые называют ароматами, кварки бывают верхними, нижними, странными, очарованными, истинными и прелестными, различающимися по массе и по некоторым другим свойствам. Новые частицы DS3*(2860)- и DS1*(2860)- состоят из одного очарованного антикварка и одного странного кварка. Примечательно то, что частица DS3*(2860)- имеет значение спина, равное трем, и это первая частица, попавшая в поле зрения ученых, содержащая очарованный кварк и обладающая таким значением спина.
В других видах мезонов кварки могут располагаться несколькими различными способами, что может дать частице значение спина, меньшее или равное трем, но делая неоднозначными значения других свойств этой частицы. Однако частица DS3*(2860)- лишена любых неоднозначностей благодаря тому, что она имеет точное и ясное строение. Именно поэтому данная частица является идеальным кандидатом для проведения дальнейших исследований сил сильных ядерных взаимодействий. Кроме этого, достаточно большая масса частицы DS3*(2860)- позволит производить более точные и прямые измерения и вычисления, нежели другие частицы, обладающие меньшей массой.
Две новые частицы были обнаружены учеными из команды эксперимента LHCb благодаря использованию метода анализа диаграмм Далитца (Dalitz plot analysis). Этот метод, который ранее никогда еще не использовался для анализа данных, собранных на БАК, позволил ученым разделить пик всплеска BaBar на два компонента, отследить и визуализировать различные пути, по которым может пойти распад определенной частицы.
"После того, как мы успешно применили метод анализа диаграмм Далитца на данных эксперимента LHCb нам ничего не мешает использовать подобный анализ и на других наборах данных, собранных другими экспериментами коллайдера" - рассказывает Тим Джершон, - "Я надеюсь, что такой подход позволит обнаружить еще множество других новых частиц и понять то, как они между собой связаны".
Первоисточник