Стандартная модель физики элементарных частиц воспринимается, как идеальная и законченная. Да, это так, но только в теории. Есть еще много частиц и состояний, которых на практике никто не наблюдал. Так, состояния, связанные с кварками, антикварками и глюонами могут формироваться множеством способов. Одно из этих редких состояний полностью состоит из глюонов. Это образование из чистых ядерных сил ищут с 1972 года, и сейчас, по всей видимости, нашли.
Чисто ядерные силы
Теория сильного ядерного взаимодействия (квантовая хромодинамика) говорит о том, что кварки с глюонами могут спонтанно соединяться в барионы. Мезоны и ряд экзотических состояний, например, в тетракварки и пентакварки. Несколько глюонов без участия кварков и антикварков образуют глюболы. Эти странные частицы чистой силы исключительно нестабильны.
Обнаружить их можно, наблюдая лишь за их распадом, во время того, как они распадаются на составные частицы. Такой сильный резонанс ядерного распада (его называют показателем F0 (1710) наблюдают в данных на ускорителях из ряда частиц. Он то и является убедительным доказательством неуловимых частиц – глюболов.
«В физике элементарных частиц, каждая сила опосредуется особым видом частиц силы, и ядерное взаимодействие частиц силы является глюоном. Непонятные частицы, которые мы экспериментально видим на ускорителях частиц, могут указывать на наличие частиц чисто ядерных сил, или глюболов», – отметил профессор Антон Ребхан.
Возможный глюбол
Таинственные частицы существуют слишком недолго, чтобы непосредственно их обнаружить. Также нельзя строго рассчитать рисунок их распада. Наиболее вероятными кандидатами в «глюболы» считались два мезона (мезон – элементарная частица, состоящая из одного кварка и одного антикварка), F0(1500) и F0(1710).
То, что глюболы должны преимущественно распадаться в странные кварки, показывали расчеты физиков из Технического университета Вены. И из всех тяжелых кварков предпочтение отдавалось тому, что состоял из мезона F0(1710). Альтернативными распадами глюболов занимались в CERN на Большом адронном коллайдере и на ускорителе BES III в Пекине.
Последняя коллаборация уже закончила свои эксперименты и опубликовала результаты исследования. Они назвали своего кандидата в экзотические частицы X(2370) самым легким возможным глюболом из тех, что предсказывает Стандартная модель, с примерной массой 2.395 ГэВ/c² и спином 0.
Частица J/ψ
Для моделирования и предсказания свойств глюболов на пекинском коллайдере использовали технологию Lattice QCD, позволяющую производить и анализировать на уровне квантовых полей сложные взаимодействия. И лучшая ставка для экспериментального создания легкого глюбола – создание составной частицы, которая бы по массе была немногим тяжелее него, одновременно ее распад должен производить много глюонов и адронов.
Это среда (распад частицы J/ψ) считается самой благоприятной для поиска экзотических состояний. При создании частицы J/ψ есть 26% на то, что она распадется потом на фотон, 64% на то, что после распада образуются три глюона, и только 9% на то, что после него останутся один фотон и два глюона.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Большинство распадов понятны и даже обыденны, но чтобы глубже исследовать частицу J/ψ, в Пекине построили маленькую «фабрику» – спектрометр III (BES III), собирающий данные по экспериментам с 2008 года. С того времени накопительное число созданных J/ψ частиц превысило 10 миллиардов. Такая огромная выборка дала возможность исследовать очень редкие события и резонансы.
Интерпретация
В результате BES III объявили об окончательном доказательстве существования новой составной частицы, известной как X(2370), ведь ее статистическая значимость очень высока. Определенная в 2,395 ГэВ/с² масса частицы X(2370) впечатляюще согласовывается с предсказанной теоретически. Эта частица не только существует, ее свойства прекрасно измеряются.
Стоит отметить, что скорость, с которой при распаде частицы J/ψ образуется X(2370), слишком высока и потому не согласуется с интерпретацией глюбола, которая в свою очередь все еще пересматривается. Так что физикам еще только предстоит доказать, что эта частица и есть глюбол. Тем более что не стоит забывать и об обнаруженных ранее резонансах X-мезонов.
В любом случае, интерпретация X(2370) подвергает критическому испытанию ключевой момент Стандартной модели. Если окажется, что эта частица действительно является глюболом, это станет революционным достижением в физике. Откроется путь к новому пониманию на самом фундаментальном уровне и технологиям. Прольется свет на природу темной материи, механизмы нарушения CP-симметрии. Все это в перспективе своей – полноценные научные прорывы.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также: