Впервые в истории: физики обнаружили редкие Х-частицы в кварк-глюонной плазме – почему это важно

Кварк-глюонная плазма позволяет существенно дольше фиксировать и изучать редкие X-частицы. Ученые надеются таким образом разобраться в доселе неизвестной структуре этих частиц.

Интересно Galaxy Z Fold3 / Z Flip3: преимущества третьего поколения революционных складных смартфонов Samsung

Почему X-частицы важны для науки

Наша Вселенная имела вид возмущенной плазмы из кварков и глюонов в первую миллионную долю секунды после Большого взрыва. Уже впоследствии именно из этих элементарных частиц и возникли нейтроны и протоны. Но перед тем, как остыть, часть этих кварков и глюонов образовала частицы X с неизвестной структурой, которые существовали очень недолго. Найти и исследовать эти частицы практически невозможно – только создать искусственно в специальных условиях в ускорителе частиц.

Именно это и удалось сделать команде MIT, которая применила с этой целью метод машинного обучения, просеяв свыше 12 миллиардов столкновений ионов, каждое из которых породило десятки тысяч заряженных частиц. В этом сверхплотном, высокоэнергетическом супе частиц исследователи смогли рассмотреть примерно сотню частиц типа Х (3872), названных так по их оцененной массе.

Алгоритм машинного обучения натренировали замечать характерные паттерны распада Х-частиц, которые отличаются от других частиц. После чего в нейросеть загрузили данные эксперимента ВАК. Алгоритм смог проверить чрезвычайно плотный и искаженный массив данных и выбрать ключевые переменные, по которым можно отследить нужные Х-частицы.

Важно! Это первый в науке случай обнаружения Х-частиц в кварк-глюонной плазме. Эксперимент, как рассчитывают ученые, позволит установить до сих пор неизвестную структуру этих частиц.

Это только начало истории. Мы показали, что можем найти сигнал. В следующие несколько лет мы хотим использовать кварк-глюонную плазму для изучения внутренней структуры Х-частиц. Это может изменить наш взгляд на то, какие вещества производит Вселенная,
– заявил ведущий автор исследования Ли Эньцзе.

Что науке известно о частице X (3872)

Основной строительный материал материи – нейтроны и протоны, каждый из которых создан из трех тесно связанных кварков. Только недавно физики начали замечать признаки экзотических тетракварков – частиц, созданных из редкой комбинации четырех кварков. Ученые подозревают, что Х (3872) это или компактный тетракварк, или совсем новый вид молекулы, которая состоит не из атомов, а из слабо связанных мезонов – субатомных частиц из двух кварков.

Интересно! Х (3872) впервые открыли в 2003 году в японском ускорителе частиц. Однако в той среде эти редкие частицы очень быстро распадались, что не дало возможности ученым изучить их структуру подробнее. Тогда же и выдвинули гипотезу, что лучшей средой для изучения Х (3872) и других экзотических частиц будет кварк-глюонная плазма.

Не пропустите Квантовые батареи возможны: физики провели успешный эксперимент

В ближайшие несколько лет ученые планируют собрать больше данных, которые помогут пролить свет на структуру частиц Х. Если это тетракварк, он должен распадаться медленнее, чем слабо связанная молекула.