Физики MIT впервые обнаружили экзотические частицы Х

В первую миллионную долю секунды после Большого взрыва Вселенная была бурлящей плазмой из кварков и глюонов, температура которой составляла триллионы градусов. Прежде чем остыть, эти элементарные частицы на короткое время соединялись друг с другом в самых разнообразных комбинациях. После чего образовали стабильные конфигурации, создав нейтроны и протоны ординарной материи.

В хаосе, царящем до охлаждения, отдельные фракции кварков и глюонов случайно сталкивались и формировали недолговечные частицы Х, получившие свое название из-за их загадочной, неизвестной ученым структуры. Сейчас частицы Х встречаются крайне редко, хотя физики выдвинули теорию, что их можно создать в ускорителе частиц.

И вот теперь физики из лаборатории ядерной физики MIT обнаружили частицы Х в кварк-глюонной плазме, созданной Большим адронным коллайдером в CERN, который расположен возле Женевы в Швейцарии.

Большой адронный коллайдер

Частицы в плазме

Основным строительным материалом материи являются нейтроны и протоны, каждый из которых создан из трех тесно связанных кварков.

Долгие годы ученые думали, что природа может создавать частицы, созданный только из одного или трех кварков. И только недавно физики начали обнаруживать следы экзотических «тетракварков», частиц, созданных из редкой комбинации четырех кварков. Ученые предполагают, что X (3872) представляет собой или сжатый тетракварк, или совершенно новый тип молекулы, созданный не из атомов, а из двух слабо связанных мезонов — субатомных частиц, состоящих из двух кварков.

Впервые X (3872) был обнаружен в 2003 году в японском коллайдере, который сталкивал высокоэнергетичные электроны и позитроны. Однако в той среде редкие частицы распадались слишком быстро, что не позволило ученым детально изучить их структуру. Тогда же было выдвинуто предположение, что X (3872) и другие экзотические частицы будут лучше видны в кварк-глюонной плазме. Однако считалось, что искать их в этом кварковом супе будет слишком сложно, так как там присутствует слишком много других частиц.

Чтобы «просеять» более 13 миллиардов столкновений тяжелых ионов команда ученых из MIT использовала метод машинного обучения. В крайне плотном, высокоэнергетическом «супе» из частиц ученые смогли уловить около 100 частиц Х типа Х (3872), которые были так названы по своей расчетной массе.

Это первый случай обнаружения частиц Х в кварк-глюонной плазме. Ученые надеются, что проведенный ими эксперимент позволит определить до сих пор неизвестную структуру этих частиц. Если частица Х представляет собой тетракварк, он должен распадаться намного медленнее, чем слабо связанная молекула.

Полученные результаты помогут ученым понять, что же представляют собой частицы, которые создавались в огромном количестве на ранних этапах развития вселенной.

Ранее портал «Вокруг Света. Украина» писал о том, как были найдены следы загадочной частицы, предсказанной десятилетия назад.

По материалам Phys.org

Читайте также:

Физики обнаружили гибридную частицу, скрепленную очень прочным «клеем»

В Большом адронном коллайдере засекли сигналы нейтрино