Открытие новой частицы опровергнуто со скоростью ее распада

Большой адронный коллайдер опроверг открытие американским ускорителем Тэватроном новой частицы категории тетракварк (частицы, состоящие из двух кварков и двух антикварков), однако окончательное решение о их существовании еще не принято

Необычные частицы, полученные недавно на Тэватроне, могут быть крайне недолговечными, появляясь лишь на малейшие доли секунды до полного распада. Согласно новому исследованию, открытие этих тетракварков может оказаться таким же недолговечным, хотя окончательное решение еще не принято.

Новая частица образована четырьмя кварками (фундаментальными частицами, из которых образованы протоны и нейроны в атоме), как говорилось в опубликованном в конце февраля исследовании учеными национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми, штат Иллинойс. Физики международной коллаборации DZero провели эксперимент на ускорителе заряженных частиц Тэватроне и в результате обнаружили удивительную связь кварков четырех разных «ароматов» в частице, что в дальнейшем могло бы помочь установить крайне сложные законы, управляющие кварками. Однако ученые Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе – крупнейшего ускорителя заряженных частиц – объявили, что их попытки подтвердить наличие частиц с помощью собственных данных провалились.

«Мы не видим никаких свидетельств новых тетракварков, – говорит Шелдон Стоун (Sheldon Stone), физик из Сиракузского университета, который проводил анализ данных эксперимента БАК. – Мы опровергаем их результат».

Лидеры команды исследователей DZero, однако, утверждают, что не отказываются от результатов своего эксперимента, представленных в заархивированных документах, по крайней мере до тех пор, пока физики БАК не предоставят конкретные данные своего эксперимента.

«У них нет никаких письменных документов, – сказал Дмитрий Денисов, со-представитель эксперимента DZero. – Так что результаты могут быть как верными, так и ошибочными. Необходимо дождаться информации.»

Если эти тетракварки все-таки существуют, они должны теоретически явно обнаружиться на БАКе, и возможно в меньших количествах на других коллайдерах. Открытие группы DZero было основано не на фактическом наблюдении новой частицы X(5568) – заключение о ее существовании было сделано основываясь на наблюдении парных частиц после ее распада. Эти частицы, пионы и Bs мезоны (и те, и другие состоят из кварков и антикварков) даже более многочисленны в эксперименте на БАК, чем они были в исследовании DZero, следовательно, если тетракварк существует, его должно было быть отчетливо видно. Но ввиду того, что каждый коллайдер и эксперимент работает по-разному и имеет свои особенности, есть вероятность, что DZero был разработан более подходящим образом для обнаружения данных частиц.

«Еще слишком рано утверждать, способен ли вообще БАК выявить эти объекты,» – говорит Денисов.

Том Броудер (Tom Browder), физик из Гавайского университета, член эксперимента коллайдера Belle в Японии, считает, что чувствительность БАК намного выше, чем DZero, и потому сомневается в правдивости открытия тетракварков.

«Вероятнее всего, это статистические погрешности», – комментирует он.

Ученые другого эксперимента Тэватрона, CDF (Collider Detector at Fermilab) теперь поднимают собственные данные в поисках тетракварков, но пока не подтвердили, обладает ли их эксперимент достаточной точностью для обнаружения частицы. Джонатан Льюис (Jonathan Lewis), ученый лаборатории Ферми и участник эксперимента CDF, допускает вероятность достоверности открытия, но при этом находит результаты БАК потенциально значимыми.

«Это определенно сильные опровергающие свидетельства, которые нам следует учесть», – говорит Льюис.

В любом случае, ученые ожидают, что число открытий тетракварков и других новых структур кварков в ближайшие годы увеличится с все большим развитием усилителей разряженных частиц. Чем больше различных способов организации кварков будет обнаружено, тем ближе будут исследователи к пониманию законов, по которым они взаимодействуют – квантовой хромодинамике. Эта теория уже описывает множество аспектов поведения кварков, однако уравнения, используемые в ней, слишком сложны для решения многих проблем. Поэтому определить, существует ли частица X(5568) было бы важным шагом вперед для науки.

«Этот случай особенно сложный, так как мы не очень хорошо понимаем теоретически как эти объекты появляются и распадаются. Это наука в действии,» – утверждает Денисов.