До сих пор науке были известны только частицы, состоящие из двух и трех кварков, однако недавно сразу две независимые группы исследователей, китайская и японская, обнаружили частицу, которая, возможно, состоит из четырех кварков. Об этом и журнал американского физического общества .
Одна группа физиков работала в японской Организации по изучению высокоэнергетических ускорителей (KEK), а другая – в Институте физики высоких энергий (IHEP) в Китае, обе занимались исследованием Y(4260) – частицы, обнаруженной учеными из Стэнфордского университета в 2005 году. Она представляет особый интерес для физиков, поскольку не вписывается в кварковую модель.
Исследователи сталкивали друг с другом электроны и позитроны, чтобы получить достаточное количество Y(4260), и в ходе эксперимента заметили возмущение в 3,9 гигаэлектронвольта – эта энергия в четыре раза превышает массу протона. Ученые решили приглядеться к странному эффекту повнимательней и после ряда повторных опытов утверждают, что у них достаточно данных, чтобы говорить об открытии новой частицы. Обозначать предполагаемую частицу решили символами Zс(3900), для удобства ее называют «тетракварком».
Считается, что существует шесть типов кварков. Названия у них довольно поэтические: верхний (u, от английского «up»), нижний (d, down), очарованный (с, charmed), странный (s, strange), истинный (t, truth) и прелестный (b, beauty). Экспериментально было подтверждено существование частиц, состоящих из трех кварков, – всем известные протоны и нейтроны. Также ученые знали о мезонах, состоящих из пары кварк-антикварк.
Новооткрытая частица, судя по всему, обладает зарядом и содержит как минимум пару из очарованного кварка и его античастицы. Скорее всего, другие два – это верхний кварк и нижний антикварк.
Впрочем, пока нельзя быть до конца уверенными в том, что это действительно одна частица, состоящая из четырех кварков и являющаяся частью новой формы материи. Zc(3900), например, может оказаться всего лишь парой двух кварковых частиц, которые взаимодействуют друг с другом так сильно, что проявляют свойства одной частицы из четырех кварков. Такого «монстра» уже описывали теоретики. Его никогда не ловили, но дали название – «адронная молекула».
При этом в ходе эксперимента исследователи получили более 460 частиц Zc(3900). Это, по мнению самих ученых, является прямым доказательством того, что тетракварк действительно существует и эффект – это не следствие каких-либо помех.
Обе группы исследователей планируют продолжить эксперименты и создать множество частиц Zc(3900), чтобы проследить за их распадом. Если окажется, что они распадаются так же, как и уже известные частицы, то все интересные версии о природе этого явления отпадут. Но если существование тетракварка будет подтверждено – это станет громким открытием.
