ЦЕРН обнаружил новую частицу экзотической материи – тетракварк!

Художественный оттиск Tcc +, тетракварка, состоящего из двух очаровательных кварков и восходящего и нижнего антикварка. 

Кварки – это фундаментальные строительные блоки, из которых состоит материя. Они объединяются, образуя адроны, а именно барионы, такие как протон и нейтрон, которые состоят из трех кварков, и мезоны, которые образуются как кварк-антикварковые пары. В последние годы был обнаружен ряд так называемых экзотических адронов – частиц с четырьмя или пятью кварками вместо обычных двух или трех. Сегодняшнее открытие – это особенно уникальный экзотический адрон, если хотите, экзотический экзотический адрон.

Новая частица содержит два очаровательных кварка, а также верхний и нижний антикварк. В последние годы было открыто несколько тетракварков (в том числе один с двумя очаровательными кварками и двумя очаровательными антикварками), но это первый тетракварк, содержащий два очаровательных кварка, без очаровательных антикварков, чтобы уравновесить их. Физики называют это «открытое очарование» (в данном случае «двойное открытое очарование»). Частицы, содержащие очаровательный кварк и очаровательный антикварк, обладают «скрытым очарованием» – сумма квантового числа очарования для всей частицы равна нулю, как положительный и отрицательный электрические заряды. Здесь квантовое число очарования в сумме дает два, так что оно вдвое больше очарования!

Кварковое содержание T_cc⁺, помимо открытого обаяния, имеет и другие интересные особенности. Это первая обнаруженная частица, принадлежащая к классу тетракварков с двумя тяжелыми кварками и двумя легкими антикварками. Такие частицы распадаются, превращаясь в пару мезонов, каждый из которых образован одним из тяжелых кварков и одним из легких антикварков. Согласно некоторым теоретическим предсказаниям, масса тетракварков этого типа должна быть очень близка к сумме масс двух мезонов. Такая близость по массе делает распад «трудным», в результате чего увеличивается время жизни частицы, и действительно, T_cc⁺, является самым долгоживущим экзотическим адроном, обнаруженным на сегодняшний день.

Открытие открывает путь к поиску более тяжелых частиц того же типа с заменой одного или двух очаровательных кварков нижними кварками. Особенно интересна частица с двумя нижними кварками: согласно расчетам, ее масса должна быть меньше суммы масс любой пары B-мезонов. Это сделало бы распад не только маловероятным, но и фактически запрещенным: частица не могла бы распадаться из-за сильного взаимодействия, а вместо этого должна была бы сделать это за счет слабого взаимодействия, что сделало бы ее время жизни на несколько порядков больше, чем когда-либо ранее. наблюдали экзотический адрон.

Новый T_cc⁺, тетракварк – интересная цель для дальнейшего изучения. Все частицы, на которые она распадается, сравнительно легко обнаружить, и в сочетании с небольшим количеством доступной энергии при распаде это приводит к превосходной точности определения ее массы и позволяет изучать квантовые числа этой удивительной частицы. Это, в свою очередь, может обеспечить строгую проверку существующих теоретических моделей и даже потенциально позволить исследовать ранее недостижимые эффекты.