Женева, 14 июля 2015 г. После перезапуска LHC на новых мощностях при столкновении тяжелых частиц на рекордных энергиях исследователи, работающие на детекторе LHCb, заметили сигналы, позволящие заявить, что была обнаружена новая субатомная частица. Новый класс частиц получил название «пентакварк», поскольку он состоит из пяти кварков.

«Пентакварк — это не просто очередная новая частица. Он представляет собой способ агрегирования кварков, то есть фундаментальных субатомных частиц, составляющих обычные протоны и нейтроны, в уникальные формы, никогда ранее не виданные за более чем 50 лет экспериментальных поисков. Изучение их свойств позволит нам лучше понять природу обычной материи, протонов и нейтронов, из которых мы все созданы и состоим», — говорит Гай Уилкинсон из отдела LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment).Напомним, что кварками являются заряженные субатомные частицы, которые, в свою очередь, формируют более крупные частицы, такие как протоны и нейтроны, состоящие из трех кварков. Такой класс частиц обычно называют барионами. Впервые они были описаны в 1964 году американским физиком Мюррейем Гелл-Манном, и с этого момента знание о них изменило представление о физике элементарных частиц. За эту работу Гелл-Манн был удостоен Нобелевской премии по физике в 1969 году. Наука выяснила, что кварки, собираясь вместе, способны формировать другие частицы.

Долгое время ученые обсуждали возможность существования, по крайней мере в теории, иного класса кварков, получивших впоследствии название пентакварков. Пентакварки, в свою очередь, представляют собой гипотетический класс субатомных частиц, состоящих из других субатомных частиц — четырех кварков и одного антикварка. Теперь же ученые, работающие с Большим адронным коллайдером, могут с уверенностью сказать о том, что пентакварки действительно существуют.Команда ученых определила существование пентакварков путем наблюдения за распадом бариона Λ_b при расщеплении на три других частицы J/ψ, протон и заряженный каон — ученые стали свидетелями переходного состояния, в котором стало возможно определение двух ранее не наблюдавшихся частиц. Изучение спектра масс J/ψ и протонов показали, что промежуточные состояния иногда участвуют в их производстве. Частицы были названы P_c(4450)⁺ и P_c(4380)⁺, где первая четко видна как пик в данных, а вторая позволяет полностью описать данные.

«Благодаря анализу огромного объема данных, собранных с помощью Большого адронного коллайдера, а также благодаря невероятно высокой точности нашего детектора, мы изучили все возможные источники этих сигналов и пришли к выводу, что они могут быть объяснены только присутствием пентакваркового состояния» Томаш Скварники, физик отдела LHCb.

«Если точнее, это состояние может указывать на частицу, состоящую из двух кварков, одного «нижнего» кварка, одно с-кварка и одного «странного» антикварка».

Сейчас ученые собираются изучить окончательную структуру пентакварков, чтобы лучше понять их взаимосвязь между собой. Новые данные, которые в перспективе получит LHCb во время второго запуска LHC, позволят добиться прогресса в этом вопросе. Обнаружение пентакварков является очередным большим шагом вперед в изучении физики элементарных частиц.

По материалам: www.cern.ch, www.hi-news.ru