Ученые заявили о реальности экзотических тетракварков
Две независимые группы физиков разными путями обнаружили “на кончике пера” новые экзотические элементарные частицы — тетракварки. Ученые пришли к выводу, что они могут существовать на устойчивой основе, хотя в окружающей нас природе известны лишь частицы не более, чем с тремя кварками. Потенциально тетракварки могут проявлять свойства, до сих пор не демонстрировавшиеся “обычными” элементарными частицами, известными науке ранее. Соответствующие статьи опубликованы в Physical Review Letters.
Все наблюдаемые нами тела состоят из адронов — элементарных частиц, подверженных сильному ядерному взаимодействию, удерживающему вместе те частицы из которых состоим и мы сами. Наиболее известный нам подкласс адронов — это барионы, а именно протоны и нейтроны, из которых состоят ядра всех атомов (а из атомов состоят все молекулы, планеты, звезды и живые существа).
Привычные нам барионы состоят из трех кварков [qqq], особых частиц, обладающих дробным электрическим зарядом (2/3 или -1/3) и не существующими в свободном виде, а только в составе барионов. Однако расчеты теоретиков давно показали — ничто не мешает существовать и тетракваркам, например, как частицам, в которых три кварка и один антикварк [qqq¯q¯]. То, что их до сих пор не обнаружили в природе — списывали на крайнюю нестабильность таких тетракварков. Предполагалось, что их масса так велика, что они быстро распадаются через сильное взаимодействие, в отличие от обычных адронов (тех же барионов), распадающихся через слабое ядерное взаимодействие, а потому существующих куда дольше.
Авторы обеих новых работ провели вычисления устойчивости существования частиц, состоящих из четырех кварков, в которых два кварка и два антикварка. Такой подход отличается от ранее предполагавшихся моделей, где в тетракварке было три кварка и один антикварк (частица во всем подобная кварку, но с противоположным зарядом). Им удалось выяснить, что его масса 10 389 МэВ/с2 (мегаэлектронвольт на скорость света в квадрате — в физике элементарных частиц вместо массы используют, в соответствии с эйнштейновским Е = mс2 ее энергетический эквивалент). Это заметно меньше, чем самая легкая комбинация барионов и мезонов с соответствующими характеристиками. Из чего следует, что такой тетракварк-адрон будет столь же стабилен, как типичные барионы, окружающие нас.
Новые расчеты показывают, что четырехкварковые частицы должны существовать и достаточно долго, чтобы их можно было обнаружить в эксперименте. Возникает вопрос, почему этого не происходит на практике? Среди возможных ответов на него — непродолжительный срок жизни тетракварковых частиц. Однако в случае их получения в лаборатории вполне возможно изучить их свойства, которые должны заметно отличаться от тех, что имеют обычные трех- и двухкварковые частицы.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: