Физики обнаружили новый барион

Тяжёлая субатомная частица, родившаяся в американском коллайдере, дополняет стройную и логичную «периодическую таблицу барионов» и тем самым укрепляет уверенность исследователей в кварковой модели строения материи.

Место новой частицы (отмечено жёлтой звездой) в схеме возможных барионов (пояснения в тексте) (иллюстрация Fermilab).

Новая частица найдена в рамках эксперимента CDF, проводимого на ускорителе Tevatron в лаборатории Ферми. Ранее эта установка не раз радовала физиков, например в 2009 году с её помощью учёные обнаружили частицу ?_b.

Картина распада ?_b⁰ (иллюстрация CDF).

Теперь коллаборация CDF сообщила об обнаружении частицы ?_b⁰ (neutral Xi-sub-b). Она относится к барионам и состоит из трёх кварков — странного, верхнего и прелестного (он же донный или боттом-кварк). Таким образом, кварковый набор новой частицы — s-u-b.

Измерение свойств барионов позволяет учёным проверять и совершенствовать модели, описывающие взаимодействие кварков. И не беда, что тяжёлые барионы, вроде того же ?_b⁰, живут очень непродолжительное время. Учёные судят о частицах по продуктам их распада.

В последнем случае частица — виновница торжества, родившись в протон-антипротонном столкновении, успела пробежать около миллиметра, прежде чем распалась на две другие, которые, в свою очередь тоже быстро распались. В результате получился протон и несколько пионов с разным зарядом, которые и уловил детектор.

Впрочем, до того как учёные получили предсказанную картину в наборе вторичных частиц, экспериментаторам пришлось просеять записи о 500 триллионах столкновений в коллайдере. Из них только 25 показали подпись давно разыскиваемой частицы.

Находка хорошо вписалась в комбинаторную схему возможных барионов. На рисунке под заголовком показана такая схема для частиц со спином 1/2 (бывают ещё барионы со спином 3/2, но у них своя «табличка»). Зелёным показаны барионы, не содержащие ни одного b-кварка, красным — содержащие один такой кварк и фиолетовым — включающие в себя два b-кварка. Пустые кружки — ещё не пойманные частицы.