Физики Большого адронного коллайдера обнаружили новые элементарные частицы

Для понимания сути произошедшего понадобится краткий экскурс в глубины микромира. Все богатство окружающей нас материи состоит всего из пяти кварков: нижнего (обозначается как d), верхнего (u), странного (s), очарованного (c) и прелестного (b). Существует и шестой — истинный (t), однако из-за очень маленького даже для микромира времени жизни эта сверхчастица (по массе она оставляет позади изрядную часть атомных ядер периодической системы) не успевает образовавшись принять участие в строительстве чего-то более массивного и распадается "бесславно".

Из пяти оставшихся кварков, как из кирпичей, состоят тысячи достоверно обнаруженных адронов (включая широко известные протон и нейтрон) и, вероятно, десятки тысяч еще не открытых. Такие числа получаются из-за того, что в физике "отдельными" частицами считаются не только адроны, состоящие из определенного набора кварков, но и их возбужденные вариации, отличающиеся энергией (т.е. массой). Дело в том, что имея номинально тот же состав, возбужденные частицы отличаются друг от друга и от "стандартных" родственников кроме массы, спином и характером взаимного движения кварков, а значит - вероятностью распада на те или иные составляющие. Чтобы не путать частицы друг с другом, на письме их так и обозначают — с указанием массы в скобочках. Скажем, основное состояние Ωc обладает массой 2695 МэВ, а первое возбужденное состояние, которое отличается только суммарным спином, обозначается Ωc(2770). До недавних пор этим и ограничивались наши экспериментальные знания о барионах, обозначаемых как Ωc и имеющих состав [ssc].

Участники коллаборации LHCb решили восполнить пробел в знаниях. Для этого ими был выполнен анализ следов распада, зарегистрированных при двух ранее произведенных опытах со столкновениями пучков протонов. В мешанине зарегистрированных адронов разыскивались такие, которые по инвариантной массе подходили на роль продуктов распада результатов другого распада, произошедшего с интересующими нас частицами в долях миллиметра от места их рождения. Именно из-за краткости существования зарегистрировать их непосредственно невозможно — остается вести подсчет итогов.

В нескольких сотнях тысяч случаев таковые нашлись, что позволило построить статистически достоверный график, приведенный на рисунке здесь. На нем отчетливо видны пять всплесков — именно так выглядят микрочастицы в макромире. Никаких предположений об их свойствах пока не делается, это прерогатива будущих ученых, в первую очередь — теоретиков.

Распределение по инвариантной массе Ξ+cK−Ξc+K−-системы от порога до 3300 МэВ.