Исследователи коллаборации CERN выявили два новых состояния бариона, которые, возможно, являются новой частицей лямбда-б бариона или сигма-б бариона. Для точных утверждений нужно еще провести измерения, однако это открытие уже представили на конференции по физике элементарных частиц – одном из главных событий года в физике высоких энергий.
Наблюдение, полученное при анализе данных на Большом адронном коллайдре, уточнит кварковую модель, сообщает CERN и Евсропейская организация по ядерным исследованиям (LNCb), в которую входят Институт ядерной физики имени Будкера СО РАН и Новосибирский государственный университет. Результаты экспериментальных наблюдений были представлены 13 июля 2019 года на конференции по физике элементарных частиц EPS-HEP, о роли сибирских ученых рассказали в ИЯФ СО РАН.
Кварковая модель ─ часть стандартной модели, которая описывает, как из частиц составляются адроны (частицы, сильно воздействующие друг на друга). Эксперимент LNCb направлен на то, чтобы уточнить кварковую модель – это необходимо для получения более полной информации о том, из чего состоит Вселенная.
«Участники эксперимента LHCb при обработке данных обнаружили два новых возбужденных состояния бариона», ─ рассказал старший научный сотрудник коллаборации LHCb Павел Кроковный. Барион ─ это частица, состоящая из двух легких кварков и одного тяжелого. Эти возбужденные состояния предсказывались теорией, но на практике их до этого не наблюдали.
Руководитель группы идентификации частиц LHCb Антон Полуэктов отмечает, что кварковая модель на сегодняшний день хорошо проработана на фундаментальном уровне.
«Мы знаем, какие существуют кварки, каким математическим законам они подчиняются, но, к сожалению, нет математического аппарата, который бы позволил вывести все богатство частиц, состоящих из кварков – их массы, время жизни, разнообразные вероятности распадов. Мы вынуждены применять различные приближенные методы для предсказания таких частиц, и часто они противоречат друг другу. Наблюдательных же данных значительно меньше, чем теоретических предсказаний. Поэтому каждое новое экспериментальное наблюдение нового состояния – это большое событие», ─ поясняет Полуэктов.
Все выявленные частицы вносятся в справочник PDG (Review of Particle Physics). Если мезонных состояний известно достаточно много, то барионные изучены в меньшей степени. До недавнего времени и вовсе отсутствовали их экспериментальные наблюдения. На данный момент ученым удалось измерить массы и время жизни двух состояний бариона. Их массы равны 6146 и 6152 МэВ.
«Мезонные состояния проще описываются теорией, потому что они состоят всего из двух объектов (кварк и анти кварк). С тремя кварками, из которых состоят барионы, теоретикам работается сложнее, а экспериментальных данных с прелестными барионами почти нет – количество таких состояний в PDG можно пересчитать по пальцам, – объясняет сотрудник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики иммени Алиханова НИЦ «Курчатовский институт», кандидат физико-математических наук Иван Беляев. – Но есть теоретическая модель, разработанная в 1986 г., еще до открытия первого прелестного бариона, которая предсказывает две частицы с очень близкими массами – Λb (1D), где 1D – это орбитальный момент, равный двум. Эта система, предсказанная теоретически, очень похожа на то, что мы наблюдаем в эксперименте. Еще один кандидат – возбужденное состояние прелестного бариона Σb. Для однозначной интерпретации необходимо провести измерение квантовых чисел наблюдаемых в эксперимент частиц – спина, четности и изотопического спина. Мы надеемся, что часть этих измерений может быть проделана в самом ближайшем будущем».
Хотя уже из имеющихся данных специалисты могут сделать предположения. К примеру, по словам Антона Полуэктова, данные указывают, что более тяжелая частица из пары имеет меньший спин, чем более легкая.
«В физике высоких энергий принято верифицировать результаты в независимых экспериментах на других установках. В японском эксперименте Belle II, близком LHCb, на коллайдере SuperKEKB, в котором происходит столкновение электронов и позитронов, прелестные барионы не рождаются, поэтому совсем независимого эксперимента в мире пока не проводится. Но сейчас идет модернизация коллайдера LHC и детектора LHCb, кроме того планируется еще одна модернизация: HL-LHC (High-Luminosity LHC, HL-LHC), которая закончится в 2026 году, это будет практически новый эксперимент, который и верифицируют полученные в 2019 году результаты», ─ добавляет Павел Кроковный.
Новосибирские физики помогли обнаружить новую частицу
Исследователи коллаборации CERN выявили два новых состояния бариона, которые, возможно, являются новой частицей лямбда-б бариона или сигма-б бариона. Для точных утверждений нужно еще провести измерения, однако это открытие уже представили на конференции по физике элементарных частиц – одном из главных событий года в физике высоких энергий.
Наблюдение, полученное при анализе данных на Большом адронном коллайдре, уточнит кварковую модель, сообщает CERN и Евсропейская организация по ядерным исследованиям (LNCb), в которую входят Институт ядерной физики имени Будкера СО РАН и Новосибирский государственный университет. Результаты экспериментальных наблюдений были представлены 13 июля 2019 года на конференции по физике элементарных частиц EPS-HEP, о роли сибирских ученых рассказали в ИЯФ СО РАН.
Кварковая модель ─ часть стандартной модели, которая описывает, как из частиц составляются адроны (частицы, сильно воздействующие друг на друга). Эксперимент LNCb направлен на то, чтобы уточнить кварковую модель – это необходимо для получения более полной информации о том, из чего состоит Вселенная.
«Участники эксперимента LHCb при обработке данных обнаружили два новых возбужденных состояния бариона», ─ рассказал старший научный сотрудник коллаборации LHCb Павел Кроковный. Барион ─ это частица, состоящая из двух легких кварков и одного тяжелого. Эти возбужденные состояния предсказывались теорией, но на практике их до этого не наблюдали.
Руководитель группы идентификации частиц LHCb Антон Полуэктов отмечает, что кварковая модель на сегодняшний день хорошо проработана на фундаментальном уровне.
«Мы знаем, какие существуют кварки, каким математическим законам они подчиняются, но, к сожалению, нет математического аппарата, который бы позволил вывести все богатство частиц, состоящих из кварков – их массы, время жизни, разнообразные вероятности распадов. Мы вынуждены применять различные приближенные методы для предсказания таких частиц, и часто они противоречат друг другу. Наблюдательных же данных значительно меньше, чем теоретических предсказаний. Поэтому каждое новое экспериментальное наблюдение нового состояния – это большое событие», ─ поясняет Полуэктов.
Все выявленные частицы вносятся в справочник PDG (Review of Particle Physics). Если мезонных состояний известно достаточно много, то барионные изучены в меньшей степени. До недавнего времени и вовсе отсутствовали их экспериментальные наблюдения. На данный момент ученым удалось измерить массы и время жизни двух состояний бариона. Их массы равны 6146 и 6152 МэВ.
«Мезонные состояния проще описываются теорией, потому что они состоят всего из двух объектов (кварк и анти кварк). С тремя кварками, из которых состоят барионы, теоретикам работается сложнее, а экспериментальных данных с прелестными барионами почти нет – количество таких состояний в PDG можно пересчитать по пальцам, – объясняет сотрудник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики иммени Алиханова НИЦ «Курчатовский институт», кандидат физико-математических наук Иван Беляев. – Но есть теоретическая модель, разработанная в 1986 г., еще до открытия первого прелестного бариона, которая предсказывает две частицы с очень близкими массами – Λb (1D), где 1D – это орбитальный момент, равный двум. Эта система, предсказанная теоретически, очень похожа на то, что мы наблюдаем в эксперименте. Еще один кандидат – возбужденное состояние прелестного бариона Σb. Для однозначной интерпретации необходимо провести измерение квантовых чисел наблюдаемых в эксперимент частиц – спина, четности и изотопического спина. Мы надеемся, что часть этих измерений может быть проделана в самом ближайшем будущем».
Хотя уже из имеющихся данных специалисты могут сделать предположения. К примеру, по словам Антона Полуэктова, данные указывают, что более тяжелая частица из пары имеет меньший спин, чем более легкая.
«В физике высоких энергий принято верифицировать результаты в независимых экспериментах на других установках. В японском эксперименте Belle II, близком LHCb, на коллайдере SuperKEKB, в котором происходит столкновение электронов и позитронов, прелестные барионы не рождаются, поэтому совсем независимого эксперимента в мире пока не проводится. Но сейчас идет модернизация коллайдера LHC и детектора LHCb, кроме того планируется еще одна модернизация: HL-LHC (High-Luminosity LHC, HL-LHC), которая закончится в 2026 году, это будет практически новый эксперимент, который и верифицируют полученные в 2019 году результаты», ─ добавляет Павел Кроковный.
