Більше трьох років після виявлення ніколи раніше небаченої субатомної частинки фізики тепер знають, як ці частинки - звані пентакварками - складаються разом.
Нове дослідження виявляє три абсолютно нові види пентакварків і показує, що кожен з них складається з двох компонентів: один кластер з трьома кварками, який називається баріоном, і одне сполучення кварків і антикварк, що називається мезоном.
"Ми отримали набагато чіткішу картину, і ми сказали:" Боже мій, у цьому є речі, які ми насправді не уявляли ", - сказав керівник дослідження Томаш Скварніцький, фізик з університету Сіракузи в штаті Нью-Йорк.
Субатомна структура
Кварки - це субатомні частинки, які бувають шести типів (вгору, вниз, дивно, чарівність, знизу і зверху). Вони є будівельними блоками протонів і нейтронів, які складаються з трьох кварків на рік. Ці трикваркові частинки також відомі як баріони. Ще один важливий тип частинок - мезон; вони складаються з кварків та антиквар. Антикварки - це дивні антиматеріальні родички кварків.
У 60-х роках, коли фізики вперше теоретизували про всі ці кварки, вони зрозуміли, що немає причин не мати частинок, виготовлених з чотирьох чи п’яти кварків, Скварницький розповів Live Science. Але не було експериментальних доказів частинок п’ятикварків або пентакварків - тобто до 2015 року, коли Скварніцький та його колеги виявили предмети серед частинок, утворених зіткненнями на Великому адронному колайдері в Женеві.
У той час, за словами Скварніцького, дані були трохи туманними. З тих пір дослідники збільшили кількість даних про ці пентакварки на дев'ять разів. Це призвело до набагато чіткішої картини, сказав Скварніцький.
Кульки кварків
Перше, що виявили дослідники, - це те, що серед частинок LHC є три окремі п’ятиквадратики з трьох унікальних мас. Один раніше не виявлений. Дві інші з'явилися як один сплеск у спектрі маси частинок у дослідженні 2015 року, але тепер очевидні як дві окремі частинки з окремими масами.
Найголовніше, що нові дані розкривають внутрішні структури цих пентакварків. Раніше, сказав Скварніцький, не було зрозуміло, як розташовані п'ять кварків всередині пентакварку. Чи всі вони взаємоділи один з одним? Або були замість цього два кластери - один баріон з трьома кварками та мезон (частинка, зроблена з кварку та антикварка), які взаємоділи один з одним?
Нові дані виявляють, що це остання справа. Виходячи з того, як кваки розпадаються - вони нестабільні і існують лише коротко, перш ніж змінювати їх конфігурації - вони повинні бути створені з взаємодіючих баріонів і мезонів, сказав Скварніцький. Пентакварки складаються з чарівних кварків, анти-чарівних кварків, двох кварків та одного кварка. Вони мають різну масу, оскільки кварки існують у різних квантових станах.
"Важливість нових спостережень полягає в тому, що зараз це спрямовано в одну чітку сторону", - сказав він. Кожен пентакварк виготовлений з баріона з трьома кварками всередині та мезоном з кварком та антикварком.
"Це як два окремі кульки кварків, що стикаються один з одним", - сказав Скварніцький.
Скварницький представив результати 26 березня на фізичній конференції Rencontres de Moriond в місті Ла-Туй, Італія. Дослідники планують провести подальші вимірювання для підтвердження своїх висновків, сказав Скварніцький, і вони планують шукати більше домовленостей про пентакварки.
"Я фактично впевнений, що в майбутньому ми побачимо більше цих частинок типу пентакварк", - сказав він.
