Ученые Fermilab обнаружили новую частицу


Американский исследователь Патрик Лакенс (Patrick Lukens), работающий в коллаборации CDF (Collider Detector at Fermilab) при Национальной лаборатории высокоэнергетических исследований имени Энрико Ферми (Fermilab, Fermi National Accelerator Laboratory - FNAL) в Батавии (штат Иллинойс), сделал специальный доклад на недавнем семинаре по физике, в котором он объявил о наблюдениях новой частицы, обозначаемой как Ωb (Omega-sub-b). Данная частица состоит из трех кварков: двух s-кварков - "странных" (strange) - и одного b-кварка - "красивого" (beauty или bottom). Таким образом ее "формула" выглядит как ssb. Это своего рода тяжеловесное экзотическое подобие протона (который тоже, как известно, состоит из трех кварков), ее масса превышает массу протона примерно в шесть раз (планируется публикация в Physical Review D, препринт статьи можно найти на arXiv.org).


Наблюдение этой "дважды странной" частицы, существование которой предсказывает Стандартная модель элементарных частиц, имеет большое значение, и не только потому, что она позволяет физикам лишний раз убедиться в справедливости теории кваркового строения вещества. Интересно, что в ходе обработки новых данных возник определенный конфликт с результатами эксперимента DZero (родственного CDF), обнародованными в августе 2008 года (на основе небольшой выборки данных того же ускорителя). Причем результаты CDF оказались ближе к теоретическому предсказанию, чем результаты DZero.


Частица Ωb считалась одной из последних недостающих "деталек" в "периодической таблице барионов" (то есть тяжелых составных частиц, состоящих из кварков). Барионы составлены из троек кварков, а их самыми известными и широко распространенными в природе представителями являются протон и нейтрон. Ускоритель частиц "Тэватрон" (Tevatron), принадлежащий Fermilab, обладает способностью в больших количествах производить барионы, содержащие b-кварки, причем за долгие годы его успешной работы собрана обширная база экспериментальных данных, позволяющая находить и изучать самые редкие частицы, содержащие такие кварки в своем составе.


После обработки почти 500 триллионов протон-антипротонных взаимодействий, произошедших в коллайдере, сотрудники коллаборации CDF отобрали 16 событий, в которых в результате столкновений рождалось нечто, по своим свойствам подходящее под описание частицы Ωb. После своего рождения эта частица успевала пройти всего лишь доли миллиметра до того, как происходил ее распад на более легкие частицы. Время до распада, протекающего через слабое взаимодействие, составляло порядка триллионной доли секунды.


Согласно CDF, масса Ωb составляет 6054,4 ±6.8(stat.) ±0.9(syst.) МэВ/с2, тогда как по данным DZero она была больше - 6165±10(stat.)±13(syst.) МэВ/с2 (указаны статистические и возможные систематические погрешности). Как видим, эти экспериментальные результаты статистически несовместимы друг с другом, поэтому возникает вопрос, действительно ли ученые из разных групп наблюдали одну и ту же частицу? Кроме того, в двух этих экспериментах получилась разной также и оценка частоты производства данной частицы. Несмотря на то, что последний результат, обнародованный коллаборацией CDF, находится в прекрасном согласии с теоретическими ожиданиями (как в оценке темпов производства, так и по величине массы), физики все же намерены продолжить дальнейшие исследования, с тем, чтобы решить головоломку и разобраться в противоречивых результатах.


В эксперименте CDF занято около 600 физиков, работающих в 62 учреждениях в 15 странах. Он субсидируется Министерством энергетики США (US Department of Energy), Национальным научным фондом (National Science Foundation - NSF) и рядом международных финансовых учреждений.

Похожее

Информация
Комментировать статьи на сайте возможно только в течении 30 дней со дня публикации.