Працюють на Великому адронному колайдері фізики відкрили нову частинку

Працюють на Великому адронному колайдері фізики відкрили нову частинку, точніше збуджений стан нейтрального «чарівного» ксі-баріона, в якому він значно важче, ніж в основному стані, повідомляє колаборація CMS.

Баріонами називають частинки, що складаються з трьох кварків, в їх число входять протон (два верхніх (u) кварка і один нижній (d)) і нейтрон (два нижніх і один верхній), з яких складається весь спостережуваний світ.

Рис. 1. Пристрій матерії відповідно до Стандартної моделі.

Ксі-баріони складаються з одного верхнього або нижнього кварка і двох важких кварків. Нейтральний «чарівний» ксі-баріон складається з одного верхнього, одного «дивного» (s) кварка і одного «чудового» (b) кварка.

«Чарівний» і «дивний» кварки заряджені негативно, величина заряду кожного з них становить третину заряду електрона, а верхній кварк заряджений позитивно на дві третини заряду електрона. У результаті частка в цілому электрически нейтральна, при цьому в ній присутні кварки всіх трьох поколінь.

Кварки умовно діляться на три покоління, в кожну з яких входить пара кварків. Кварки першого покоління – верхній і нижній – найлегші і утворюють стабільні частинки. Друге покоління утворюють «дивний» і «зачарований» кварки. Назва «дивний» (strange) один з них отримав у спадок від «дивних» частинок, космічного випромінювання, до складу яких вони входили. «Зачарованими» (charme) кварки назвав фізик Шелдон Глэшоу (Sheldon Glashow), який передбачив їх існування в кінці 1960 років.

Рис. 2. Детектор CMS під час складання.

Нарешті третє покоління – істинний (t) і чарівний (b) кварки – найважчі. «Чарівний» (beauty) кварк був відкритий в 1977 році в Лабораторії імені Фермі, а «справжній» (true) – у тій же лабораторії в 1994 році. Ці назви вони отримали задовго до відкриття від теоретиків, які намагалися полегшити для публіки розуміння предмета їх занять. Обидва вони носять інші назви – top (верх) та bottom (низ), оскільки вони є свого роду «логічних партнерами» найлегших кварків – верхнього і нижнього. Однак у російській мові вкоренилися варіанти «чарівний» і «щирий», оскільки в ньому немає пари відповідних синонімів для «верхній» і «нижній», як в англійській.

Рис. 3. Народження порушеної нейтрального чарівного ксі-баріона у Великому адронному колайдері.

Вперше нейтральний «чарівний» ксі-баріон був виявлений фізиками, які працювали на американському колайдері Теватрон в липні 2011 року. Колаборація CDF, що працює на однойменному детекторі прискорювача, виміряв масу частинки, яка виявилася дорівнює 5787,8 6 мегаелектронвольт на квадрат швидкості світла (у фізиці частинок масу часто вимірюють в одиницях енергії – электронвольтах, 1 електронвольт відповідає 1,8 на 10 в мінус 36-го ступеня кілограмів, протон важить 938 мегаэлектронвольта, а електрон – 0,511 мегаэлектронвольта).


Рис. 4. Схема розпаду збудженого нейтрального
чарівного ксі-баріона.

Тепер фізики за допомогою одного з детекторів Великого адронного коллайдера – детектора CMS – виявили нейтральний «чарівний» ксі-баріон у збудженому стані. Це означає, що ця частка складається з того ж набору кварків, що і знайдений колаборацією CDF ксі-баріон в основному стані, але має значно більшу енергію, а значить і більшу масу.

Виміряна на детекторі CMS маса порушеної ксі-баріона склала 5945 3 мегаэлектронвольта. Саме розходження в масах дозволяє фізикам говорити про відкриття нового стану, а нової частинки.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *