Последний представитель "зачарованной" семьи
Физики из коллаборации LHCb, работающие на Большом адронном коллайдере, обнаружили редкую частицу под названием барион Ωcc+. Этот объект содержит в своем составе два "очарованных" кварка и один "странный" кварк. Открытие фактически завершает формирование семейства дважды очарованных барионов, существование которых теоретики предсказали ещё более полувека назад. Об этом сообщает издание Sci.News.
Смотрите также: С помощью Большого адронного коллайдера обнаружили три новые экзотические частицы
Чтобы понять важность этого события, стоит углубиться в основы строения нашего мира. Всё, что мы видим вокруг, состоит из мелких элементов, которые имеют собственную строгую иерархию.
Кварки — это основные строительные блоки материи,
– прокомментировала доктор Пола Коллинз, заместитель пресс-секретаря коллаборации LHCb.
Она пояснила, что современной науке известно шесть типов кварков: верхний, нижний, очарованный, странный, истинный и красивый. Они способны объединяться в пары (мезоны) или тройки (барионы). Шестьдесят лет назад, когда учёные только начинали понимать эту внутреннюю структуру, они приступили к разработке теоретических моделей для классификации таких комбинаций.
Исторический путь к открытию
Прогнозирование новых частиц стало возможным благодаря успехам прошлого века. В 1964 году исследователи в Брукхейвенской национальной лаборатории обнаружили объект, состоящий из трёх "странных" кварков. Его существование теоретики предсказали заранее, и экспериментальное подтверждение стало триумфом физических моделей того времени. Следующий импульс произошел в 1974 году, когда научный мир всколыхнуло открытие четвертого кварка — очарованного.
Это заставило теоретиков расширить свои расчёты, чтобы включить новые возможные комбинации. Среди них были и дважды очарованные барионы — частицы, в которых два из трёх кварков являются очарованными, а третьим выступает либо верхний, либо нижний, либо странный кварк. Несмотря на точные прогнозы, технологии того времени не позволяли ни создать такие частицы, ни зафиксировать их из-за недостаточной чувствительности оборудования.
Ситуация изменилась только в XXI веке. Первого представителя этого семейства физики LHCb обнаружили в 2017 году, а второго — в начале 2026 года. Ωcc+ стал третьим и последним элементом, которого не хватало для полной картины.
Как поймали неуловимое
Для обнаружения Ωcc+ команда ученых проанализировала массив данных, собранных в 2024 году во время столкновений протонов на сверхвысоких энергиях в Большом адронном коллайдере. Эти столкновения порождают новые частицы, но проблема заключается в том, что двукратно зачарованные барионы существуют очень недолго. Они успевают пролететь лишь незначительную часть миллиметра в детекторе, после чего распадаются на более стабильные элементы.
Специалисты LHCb использовали метод отслеживания траекторий распада, возвращаясь к точкам их возникновения. Это позволило идентифицировать характерную "подпись" новой частицы, масса которой примерно в четыре раза превышает массу протона. Важно, что эти барионы распадаются под действием слабого взаимодействия и существуют достаточно долго, чтобы приборы успели измерить дистанцию их полета.
Смотрите также Алхимики были бы рады: учёные выяснили, как превратить свинец в золото, и даже уже это сделали
Уникальные и очень важные
Пола Коллинз подчеркнула, что среди 85 сложных частиц, которые физики открыли на Большом адронном коллайдере до настоящего момента, эти три двукратно зачарованные барионы являются уникальными. Большую роль в этом успехе сыграл модернизированный детектор LHCb, который получил значительно более мощные возможности для идентификации частиц.
Научный интерес к этому семейству объясняется большой разницей в массах между кварками, входящими в их состав. Это дает исследователям уникальный инструмент для изучения сильного взаимодействия — фундаментальной силы, которая буквально "склеивает" кварки воедино, образуя материю, из которой состоит Вселенная.
Таким образом, открытие Ωcc+ не просто подтверждает старый теоретический прогноз, но и открывает новые возможности для понимания того, как устроены мельчайшие строительные блоки нашей реальности.