На Большом адронном коллайдере впервые был обнаружен новый тип B-мезона. Это открытие поможет глубже понять сильное взаимодействие и поведение тяжелых кварков.
Коллектив ATLAS на Большом адронном коллайдере впервые зафиксировал новую возбужденную частицу — мезон Bc+*. Это редкая комбинация, состоящая из очарованного кварка и боттом-антикварка, которая существует очень короткое время, но может предоставить физикам больше информации о сильном взаимодействии. Эта основополагающая сила удерживает кварки внутри частиц. Материалы исследования опубликованы на портале препринтов arXiv.
Мезон Bc+ давно привлекает внимание ученых: это единственный известный вид, где наблюдаются два различных тяжелых кварка. Новая частичка — это возбужденное состояние, аналог более «энергичной» версии той же сущности. Если в атомах электроны перемещаются между уровнями энергии, то здесь кварки в мезоне ведут себя аналогичным образом.
Обнаружить Bc*+ удалось на основании данных протон-протонных столкновений при энергии 13 ТэВ, собранных детектором ATLAS. Ученые восстановили распад частицы по цепочке: сначала Bc*+ превращался в Bc+ и фотон, а затем фиксировались уже вторичные продукты распада. Именно этот промежуточный фотон стал ключевой сигнатурой открытия.
Частица прожила мгновение, но оставила след в теории
Статистическая значимость сигнала превысила 8 стандартных отклонений — в области физики элементарных частиц это считается надежным доказательством научного открытия.
Измеренная масса данной частицы составила приблизительно 6339 МэВ, а разница с основным состоянием Bc+ — 64,5 МэВ. Эти значения почти совпадают с расчетами квантовой хромодинамики — теории, описывающей сильное взаимодействие с генерацией фотонов. Для экспериментаторов это особенно важно: модель получила новое точное подтверждение в области тяжелых кварков.
По данным CERN, открытый мезон стал уже 82-й новой частицей, обнаруженной на Большом адронном коллайдере с начала его функционирования.
