Открыта новая субатомная частица

Место новой частицы (она показана звёздочкой) в схеме, представляющей разнообразие барионов (иллюстрация DOE/Fermi National Accelerator Laboratory).

Поскольку экзотические частицы живут крайне короткое время, наблюдать их можно только по следам распада — специфическому набору других частиц. Чтобы увидеть следы Ω_b физики проанализировали результаты почти 500 триллионов столкновений протонов и антипротонов на ускорителе Tevatron. И всего в 16 столкновениях была зафиксирована "подпись" искомой частицы.

Прежде, чем распасться, новая частица успевала пробежать доли миллиметра. Группа физиков измерила время жизни Ω_b, которое оказалось чуть большим одной триллионной доли секунды.

Наблюдение данной частицы, предсказанной Стандартной моделью, имеет большое значение: оно укрепляет учёных в уверенности, что они правильно понимают кварковое строение материи и к тому же — красиво дополняет "Периодическую таблицу барионов". Однако, с этим открытием связана загадка.

Дело в том, что впервые о наблюдении Ω_b сообщили физики, работающие в рамках родственного эксперимента DZero (всё на том же "Теватроне" в лаборатории Ферми) ещё в августе 2008-го. Но те выводы были сделаны при анализе сравнительно небольшой выборки данных о столкновениях частиц в ускорителе и потому вызывали сомнение.

Детектор CDF и элементарные кирпичики строения материи (кварки, показаны розовым; лептоны, показаны зелёным; и бозоны, показаны голубым) (фото и иллюстрация DOE/Fermi National Accelerator Laboratory).

Теперь же выяснилось, что результаты того опыта и новой работы — статистически несовместимы. В частности, расхождение в вычисленной массе Ω_b слишком велико, чтобы списать на погрешности расчётов (6054,4 МэВ/с² по версии CDF и 6165 МэВ/с² по версии DZero). Также существенно различным оказался уровень производства этих частиц. Это заставляет учёных задуматься — одну и ту же частицу они наблюдали?

И хотя именно данные CDF лучше согласуются с теоретическими ожиданиями, противоречие в результатах двух экспериментов нуждается в объяснении.

Открытие Ω_b последовало за обнаружением бариона Ξ_b в 2007 году, столь же существенно укрепившим стройную кварковую модель строения материи.

Детали новой работы изложены статье в Physical Review D.

Оригинал статьи находится на сайте Мембрана