Большой адронный коллайдер "поймал" новую частицу

Работающие на Большом адронном коллайдере физики открыли новую частицу, точнее, возбужденное состояние нейтрального "прелестного" кси-бариона, в котором он значительно тяжелее, чем в основном состоянии, сообщает коллаборация CMS.

Барионами называют частицы, состоящие из трех кварков, в их число входят протон (два верхних (u) кварка и один нижний (d)) и нейтрон (два нижних и один верхний), из которых состоит весь наблюдаемый мир.

Кси-барионы состоят из одного верхнего или одного нижнего кварка и двух более тяжелых кварков. Нейтральный "прелестный" кси-барион состоит из одного верхнего, одного "странного" (s) кварка и одного "прелестного" (b) кварка. "Прелестный" и "странный" кварки заряжены отрицательно, величина заряда каждого из них составляет треть заряда электрона, а верхний кварк заряжен положительно на две трети заряда электрона. В результате частица в целом электрически нейтральна.

Впервые нейтральный "прелестный" кси-барион был обнаружен физиками, работавшими на американском коллайдере Теватрон в июле 2011 года. Коллаборация CDF, работающая на одноименном детекторе ускорителя, измерила массу частицы, которая оказалась равна 5787,8 6 мегаэлектронвольт на квадрат скорости света (в физике частиц массу часто измеряют в единицах энергии - электронвольтах, 1 электронвольт соответствует 1,8 на 10 в минус 36-й степени килограммов, протон весит 938 мегаэлектронвольта, а электрон - 0,511 мегаэлектронвольта).

Теперь физики с помощью одного из детекторов Большого адронного коллайдера - детектора CMS - обнаружили нейтральный "прелестный" кси-барион в возбужденном состоянии. Это означает, что эта частица состоит из того же набора кварков, что и найденный коллаборацией CDF кси-барион в основном состоянии, но имеет значительно большую энергию, а значит, и большую массу.

Детектор CMS во время сборки
Измеренная на детекторе CMS масса возбужденного кси-бариона составила 5945 3 мегаэлектронвольта. Именно различие в массах позволяет физикам говорить об открытии не нового состояния, а новой частицы.

Она была обнаружена в данных, собранных детектором CMS в 2011 году. Возбужденный нейтральный "прелестный" кси-барион - нестабильная частица. Она почти мгновенно распадается на другие частицы, оставляя в конечном счете протон, два мюона и три пиона.

Данные о параметрах этих "результирующих" частиц и позволили ученым сделать выводы о рождении возбужденного кси-бариона.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Physical Review Letters.