Открыты новые четырёхкварковые частицы

Международная группа физиков полагает, что обнаружение электрически заряженной субатомной частицы, известной как Zc(4020), — лишь начало в длинном списке нового семейства объектов, состоящих из четырёх кварков.

«Хотя кварки довольно давно известны своей способностью группироваться по двое [пионы и каоны] и по трое [протоны — то, из чего сделаны мы с вами], новые результаты, кажется, открывают двери к ранее ускользавшему от регистрации четырёхкварковому типу материи, — рассказывает Фредерик Харрис (Frederick Harris) из Гавайского университета в Маноа (США) и коллаборации Пекинского спектрометра (Beijing Spectrometer, BESIII), сделавшей это открытие. — Уникальный набор данных, накопленный BESIII, продолжает подбрасывать множество подсказок, касающихся природы многокварковых объектов».

Пекинский электрон-позитронный коллайдер сыграл значительную роль в обнаружении первых известных частиц нового четырёхкваркового семейства. (Здесь и ниже иллюстрации BESSIII.)

Одним из последних прорывов на этом направлении стало изучение распада аномальной частицы Y(4260). Используя Пекинский электрон-позитронный коллайдер (BEPCII), учёные довели энергию аннигилирующих электронов и позитронов до 4 260 МэВ, что соответствует массе Y(4260), после чего тщательно исследовали продукты распада частицы.

В итоге удалось зарегистрировать Z_c(3900) и затем близкую по параметрам Z_c(4020), а также наблюдать ранее открытую электрически нейтральную частицу X(3872), которая давно подозревалась в «четырёхкварковости», хотя убедительных доказательств эта точка зрения пока не имела. Теперь, когда удалось выяснить, что при распаде Y(4260) рождаются фотон и X(3872) и происходит это наряду с образованием Z_c(3900) и Z_c(4020), можно со значительной долей уверенности сказать, что и эта давно известная частица содержит четыре кварка.

Пики на графике соответствуют рождению Z_c(4020), которая, предположительно, состоит из четырёх кварков.

«Используя распады Y(4260), мы смогли наблюдать начало появления целого семейства четырёхкварковых объектов, — подчёркивает г-н Харрис. — Хотя их теоретическая картина ещё далека от завершения, полку намёков на то, что мы встретились с новыми формами материи, прибывает. И по мере появления нового «зоопарка» загадочных частиц, кажется, вскоре возникнет и свежая система классификации, необходимая для их понимания».

Отчёты об исследованиях приняты к публикации в журнале Physical Review Letters, а с их препринтами можно ознакомиться на сайте arXiv (1, 2, 3 и 4).

Подготовлено по материалам Гавайского университета в Маноа.