После столкновения частиц приблизительно 530 триллионов раз, ученые,
работающие над экспериментом в ЦЕРНе в Швейцарии, увидели очевидные
доказательства существования нового типа «красивого бариона».
Барионы - частицы, состоящие из трех кварков (стандартные блоки
протонов и нейтронов, которые населяют ядра атомов). Красивые барионы –
это барионы, которые содержат как минимум один красивый кварк (также
известный как нижний кварк). Известная как Xi(b)* (произносится «ксай
би-звездочка»), новая частица – это барион, разновидность материи,
состоящей из трех кварков.
Существование новооткрытой частицы долгое время предсказывалась
теоретически, но ученые никогда ее не видели. И хотя обнаружение Xi(b)*
не было неожиданностью, его значение велико, это должно помочь ученым
раскрыть самую большую тайну – как формируется материя.
«Это еще один кирпичик в стене», - говорит Джеймс Александер, физик в
Корнелльском университете, который руководит проведением экспериментов в
БАК.
Круговой ускоритель в лаборатории Ферми (фото iop.org)
Наведение порядка
В отличие от протонов и нейтронов, красивые барионы чрезвычайно
недолговечные. Xi(b)* существует несколько фракций секунды, затем
распадается еще на 21 эфемерную частицу.
Также для создания частицы требуются чрезвычайно мощная энергия,
поэтому Xi(b)* не существует нигде больше на Земле, кроме как в сердцах
ускорителей частиц, таких как БАК.
Новый «красивый барион» – это более высокоэнергетическая версия той
частицы, которая была обнаружена прошлым летом учеными, использующими
ускоритель частиц Теватрон в национальной лаборатории им. Энрико Ферми в
Иллинойсе.
Ученые в БАК не обнаруживали непосредственно новую частицу. Они видели
доказательства ее распада в беспорядочном последствии столкновения типа
протон-протон, зарегистрированного датчиком Compact Muon Solenoid (CMS).
«Обнаружить эту частицу было действительно очень сложно, - говорит
физик CMS Винченцо Кокия, coоткрыватель новой частицы. - Наблюдение
этого сложного распада в условиях такой беспорядочности и нахождение при
этом новой частицы – это большое достижение. Теперь мы уверены, что
сможем найти другие новые частицы в будущем».
Ученые CMS говорят, что существование новой частицы было предсказано;
исследователи на 99,99% уверены, что результат не случайный.
Типичное событие для БАК: два
высокоэнергетических фотона, энергия которых (красные клетки) измерена с
помощью электромагнитного калориметра CMS. Желтые линии – это
зарегистрированные следы других частиц, произведенных в столкновении.
Бледно-синий «купол» - это кристаллический баррель калориметра CMS
(Изображение: CERN/COMS)
Охота на Хиггса
Открытие Xi(b)* - это подтверждение того, что физики абсолютно правы в
своем понимании того, как связаны кварки, рассказывает ученый из
лаборатории Ферми Патрик Лукенс.
Частица была предсказана невероятно успешной теорией в физике,
известной как квантовая хромодинамика, которая моделирует, как кварки
объединяются и скрепляются, создавая более тяжелые частицы.
Однако Лукенс отметил, что обнаружение Xi(b)* не связано с охотой на
бозон Хиггса - частицу, которая объяснила бы, почему масса существует во
Вселенной, что также предсказано квантовой хромодинамикой.
Александер добавил, что частица Хиггса «является стержневой точкой в
центре всей теории квантовой хромодинамики. Все опирается на понимание
того, есть там бозон Хиггса или нет».
| 
