Дважды очарованный тетракварк: физики заявили об открытии нового состояния материи
В зоопарке элементарных частиц пополнение. Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), Новосибирский государственный университет (НГУ), Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова НИЦ «Курчатовский институт» (ИТЭФ) и др., объявила об открытии новой частицы – экзотического тетракварка Tcс+. Частица сильно выделяется среди собратьев и представляет собой новую форму материи.
Тетракварк – это экзотическая элементарная частица, адрон, состоящий из двух кварков и двух антикварков. Экзотическими тетракварки называют, потому что изначально считалось, что адроны могут состоять или из пары кварк-антикварк (такой адрон называется мезоном), или из трех кварков (в этом случае адрон называется барионом; барионами являются, например, протон или нейтрон). Барионов и мезонов известно много, и они хорошо изучены. Однако более 50 лет назад было сделано предположение, что существуют адроны, состоящие из четырех и даже пяти кварков – тетракварки и пентакварки. На данный момент экспериментально уже обнаружено 4 пентакварка и около 20 тетракварков.
В названии нового тетракварка Tcс+ буква «T» означает, что это тетракварк, «cс» – что он содержит два очарованных кварка (от «charm»), а общий положительный заряд говорит о том, что частица включает в себя также анти-u-кварк и анти-d-кварк.
«Частица обладает уникальными свойствами и фактически представляет собой новую форму материи, – пояснил участник коллаборации LHCb, заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, академик РАН Александр Бондарь. – c-кварки, входящие в новый тетракварк, относительно тяжелые: каждый обладает массой в 1,5 массы протона. Частица имеет положительный заряд (+1) и массу приблизительно 3,875 ГэВ».
Участник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник ИТЭФ, кандидат физико-математических наук Иван Беляев отметил, что известные науке тетракварки могут включать в себя различную комбинацию кварков, но их объединяет то, что в них всегда содержится очарованный кварк и очарованный антикварк. «А Tcс+ содержит два очарованных кварка и два легких антикварка. Он принадлежит совершенно новому семейству частиц, так как он дважды очарованный. Все известные нам ранее тетракварки имели скрытое очарование – в их составе есть очарованный кварк и очарованный антикварк», – прокомментировал он.