На Великому адронному колайдері відкрили нову частинку — «протон на стероїдах»

Колаборація LHCb на Великому адронному колайдері в CERN оголосила про виявлення нової субатомної частинки — важкого баріона, що складається з двох чарівних кварків (c-кварків) і одного нижнього кварка (d-кварка). Ця частинка за структурою аналогічна протону — одній з найпоширеніших частинок у Всесвіті, але приблизно в чотири рази важча за нього завдяки заміні легких кварків на важкі c-кварки. Це стало першим відкриттям після модернізації ВАК.

Художнє представлення нової частинки. Джерело зображення: CERN

Наступна модернізація ВАК завершилася в 2022 році. Вона підвищила яскравість установки. У 2023 році була завершена модернізація детекторів колаборації LHCb, яка призвела до заміни близько 90 % обладнання на більш чутливе. У 2017 році вже були натяки на відкриття нової частинки, але даних було недостатньо. На оновленому обладнанні в процесі спостережень у 2024 році нову частинку вдалося виявити з неймовірною достовірністю 7 «сигма», тоді як для відкриття достатньо досягти статистичної значущості 5 «сигма».

Зазначимо, що важкі баріони живуть вкрай недовго, тому їх не можна виявити безпосередньо. Такі частинки народжуються під час зіткнень розігнаних протонів один з одним (якщо говорити про ВАК) і швидко розпадаються. Аналіз продуктів розпаду — також частинок, але вже відомих (їх енергій і траєкторій) — дозволяє обчислити, які короткоживучі частинки породили ці каскади. До речі, це вже 80-та за рахунком нова частинка, відкрита за допомогою ВАК. Її маса виявилася рівною 3619,97 МеВ (мегаелектронвольта).

Відкриття має ключове значення для перевірки моделей квантової хромодинаміки (QCD) — теорії сильної взаємодії, що описує, як кварки зв'язуються в баріони, мезони та екзотичні стани, такі як тетракварки та пентакварки. Баріони з двома важкими кварками дозволяють вивчати сильну взаємодію в режимі, коли два важкі кварки знаходяться близько один до одного, що відрізняється від умов у звичайних протонах і нейтронах. Нові умови — це шанс виявити шлях до нової фізики. Хоча відкриття знову підтвердило вірність Стандартної моделі елементарних частинок, пошуки будь-яких невідповідностей тривають.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки