Коллаборация LHCb объявила об открытии новой частицы — экзотического тетракварка Tcс+. Это самая долгоживущая из когда-либо обнаруженных частиц экзотической материи и первая, содержащая два тяжелых кварка и два легких антикварка. Результаты были представлены на European Physical Society conference on high energy physics 2021 и опубликованы на сайте ЦЕРН.
Анализируя данные, набранные с 2011 по 2018 гг., с детектора LHCb, установленного на Большом адронном коллайдере, ученые обнаружили свидетельства существования уникальной частицы — дважды открыто очарованного тетракварка.
Основной вклад в анализ внесли Ваня Беляев и Иван Поляков (Курчатовский институт ИТЭФ), а также Михаил Михасенко (ORIGINS, Мюнхен), все — выпускники факультета общей и прикладной физики (ФОПФ) МФТИ.
Ваня Беляев прокомментировал открытие: «Tcс+ содержит два очарованных кварка и два легких антикварка. Так как он дважды очарованный, он принадлежит совершенно новому семейству частиц. Масса Tcс+ чуть больше массы ядра гелия. Мы оценили размер Tcс+ как примерно равный размеру ядра атома радия (который в 50 раз тяжелее ядра гелия), то есть наша новая частица очень “рыхлая”. Далее мы должны понять внутреннюю структуру этой частицы».
«Этот новый тетракварк можно рассматривать как упрощенную модель протона и нейтрона, связанных вместе в дейтрон, — сказал Иван Поляков. — Если мы сможем лучше понять, как кварки связываются в тетракварках, мы получим более глубокое понимание того, как это взаимодействие происходит внутри атомных ядер».
Михаил Михасенко рассказал подробнее: «Эксперитент LHCb — это коллаборация более чем 1000 ученых из разных стран. Практически все группы участвуют в разработке и отладке детекторов эксперимента, а также занимаются анализом данных. За 10 лет работы были записаны петабайты информации с миллиардами событий соударения протонов на Большом адронном коллайдере. Коллаборация проделала огромную работу по реконструкции событий, то есть построению траекторий частиц и определению их типа на основе сигналов детекторов. Далее делается то, что мы называем физическим анализом: отбор “интересных” событий, понимание и подавление различных фонов и, наконец, построение теоретической модели для описания данных. Наша группа последний год как раз и работала над физическим анализом. Так получилось, что мы все окончили Физтех, правда, в разные годы, так что не были знакомы во время учебы. Ваня Беляев (1991 год выпуска) — самый опытный член нашей команды — был наставником Ивана Полякова (2014 год выпуска) на кафедре ИТЭФа. Я защищался на Протвинской кафедре в 2013 году.
Перед публичным представлением результатов исследование обсуждалось рабочей группой из нескольких десятков физиков и прошло несколько раундов рецензирования со стороны экспертов в коллаборации, а также финальное обсуждение со всеми участниками эксперимента. Эта стадия работы — непростая, так как требует слаженной работы большого числа людей. Это работа нашей небольшой группы, которая была бы невозможна без участия большого числа талантливых коллег».
Тагир Аушев, руководитель лаборатории физики высоких энергий МФТИ, участник международных экспериментов ЦЕРН, резюмировал: «Работа — просто фантастическая удача! Ребята молодцы!».
Открытие поможет лучше понять внутреннюю работу более крупных атомных ядер, которые в настоящее время слишком сложны для описания с помощью фундаментальных законов.
Сообщение об открытии CERN Courier и CERN.
4
