Физици съобщават, че са открили уникален тетракварк

Детекторът DZero (Fermilab, САЩ), снимка: Reidar Hahn, Fermilab

В съвременните представи елементарните частици – адроните, се състоят от кварки. Кварките са частици, които притежават дробен електрически и барионен заряд. Още през 60-те години на ХХ век е установено, че мезоните се състоят от кварк и антикварк, а барионите, към които спадат протоните и неутроните – са от три кварка. Да се научат да откриват адрони с повече на брой кварки, наричани “екзотични частици”, отнема на специалистите няколко десетилетия.

Схематична структура на новия тетракварк

За пръв път за тетракварки (от гръцкото тетра – четири) се появяват съобщения през 2003 година, в рамките на експеримента Belle, осъществен в Япония. От тогава се говори за няколко потенциални, различни кандидати за тетракварки, но всички те остават под съмнение. Едва през 2014 година в Големия адронен колайдер е открит официално тетракварк (по-точно казано, доказано е съществуването на кандидат частица, за която е съобщено през 2007 година). През 2015 година беше открит и пентакварк (пента – пет).

На 25 февруари 2016 година учени, участващи в експеримента DZero в американската лаборатория Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory), съобщават за откриването на още един тетракварк. Подробности за експеримента те са описали в статия за сайта arxiv.org. Сред авторите на откритието са учени, представляващи 75 научни института от 18 държави.

Схематично описание на експеримента, чрез който е открит новия тетракварк

Новата частица е открита след анализ на резултатите от експерименти с колайдъра Теватрон, проведени между 2002 и 2011 година. Самият колайдер не функционира след 2011 година, но учените продължават да проучват милиардите записи, събрани от протонните сблъсъци, извършени от него. Чрез DZero се търсят нови екзотични частици, като доказването им е по разпада на Bso мезон и пи-мезон. Първите намеци за съществуването на новата частица физиците забелязват през юли 2015 година, но не бързат с обявяване на откритието си.

Учените неколкократно са проверявали резултатите си, преди да огласят откриването на новата частица, която са нарекли Х(5568), по стойността на масата ѝ, равняваща се на 5568 мегаелектронволта. Но Х(5568) не е просто нов тетракварк. Докато другите известни до момента тетракварки съдържат по два кварка с еднакъв “аромат” (така се наричат отделните типове кварки), новооткритият е с четири кварка с различен “аромат”: u (горен), d (долен), s (странен) и b (дънен). Типовете кварки се наричат “аромати”. Съществуват 6 вида аромати, а общо с античастиците се получават 12 вида “аромати”.

В момента учените се занимават с изследването на различните свойства на новата частица. Предстои да намерят отговор на въпроса, как четирите ѝ кварка са свързани помежду си. Дали образуват единна плътна сфера, или са две двойки силно свързани кварки, които се въртят на известно разстояние една от друга, подобно на атомите в молекулата на водорода.

Засега тетракварките са редки частици, за разлика от “събратята си” с два и три кварка. От последните две категории за половин век са регистрирани над сто частици. Изучаването им ще разшири разбиранията на науката за структурата на адроните и силното взаимодействие, което “слепва” кварките помежду им.