Фізики колаборації DZero (Національна прискорювальна лабораторія імені Еніко Фермі) повідомляють про відкриття нового виду тетракварк – X (5568). Це перша з відомих елементарних частинок, що містить чотири кварка з різними квантовими ароматами: верхній (u), нижній (d), дивний (s) і чарівний (b), повідомляє сайт N + 1. Стаття про відкриття подана для публікації в журнал Physical Review Letters, її препринт доступний на сайті arXiv.org
Частка була відкрита в рамках експерименту по зіштовхування протонів і антипротонів в Теватроні – прискорювачі елементарних частинок. Колаборація шукала проміжні екзотичні частинки, які розпадаються певним чином: на Bs-мезон і пі-мезон. Як і будь-які інші мезони, ці частинки складаються з пар кварк-антікварк, перший з них містить в собі дивний кварк і чарівний антікварк, другий – верхній і нижній кварки і антикварки в різних поєднаннях.
Find out more about the new kind of tetraquark! We’re live streaming a talk at 4pm Central. https://t.co/wOCjDJlqC6 pic.twitter.com/K3wsh5qoNy
Коллайдер Теватрон не працює з 2011 року, але вчені продовжують вивчати накопичені записи протонних зіткнень. Фізики аналізували криву розподілу мас Bs-мезонів і пі-мезонів, утворювати в результаті протон-антипротонних зіткнень. У даних, зібраних за 2002-2011 роки роботи коллайдера, вчені виявили явний надлишок частинок з сумарною масою 5 568 мегаелектронвольт. Статистична значимість події становить 5,1 сигма, інакше кажучи, ймовірність того, що спостережуваний пік лише флуктуація (періодична зміна – ІФ) фонового сигналу становить 0,000017 відсотка.
За словами представника колаборації, Дмитра Денисова, спочатку фізики не повірили, що відкрили нову частинку. Лише після численних перевірок стало ясно, що спостережуваний сигнал не може бути пояснений будь-якими фоновими або іншими відомими процесами. Він ясно свідчив про нову частці.
На те, що частка-прабатько містить в собі чотири різних кварка вказує характер піку. За словами вчених, його велика ширина говорить про те, що розпад управляється сильним взаємодією. Такі процеси зберігають аромат беруть участь частинок, а продукти розпаду містять в собі чотири різних типи кварків.
Структура нового тетракварк поки невідома: він може бути або дві пов’язані між собою пари кварків, або ж всі чотири кварка можуть бути тісно зчеплені один з одним. Перший випадок нагадує собою незвичайну молекулу, дві частини якої обертаються навколо одна одної.
Найчастіше при дослідженні елементарних частинок фізики стикаються з адронами (елементарні частинки – ІФ), що містять два (мезони) або три (баріони) кварка. Однак жоден закон природи прямо не забороняє існування інших систем, що містять більшу кількість кварків. Вперше свідоцтва існування тетракварк були виявлені в 2003 році, в японському експерименті Belle. Згодом відкриття було підтверджено колаборацією LHCb. У 2015 році фізики CERN повідомили про відкриття пентакварка – частинки, яка мала п’ять кварків. Однак, все підтверджені на сьогоднішній день частки містять в собі кварки не більше ніж трьох ароматів. Нова частинка – перша у своєму роді.