Американские физики, работающие на ускорителе элементарных частиц Tevatron – главном конкуренте Большого адронного коллайдера, открыли новую частицу: нейтральный прелестный кси-барион. Это единственный представитель данного класса элементарных частиц, описанных принятой в современной физике теорией Стандартной модели, который до последнего времени не могли найти.

Об открытии сообщила пресс-служба Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми в штате Иллинойс, где расположен Tevatron. Оно позволит ученым лучше понять, как взаимодействуют кварки и как формируется материя. Результаты будут опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Барионами называют частицы, состоящие из трех кварков. Они входят в группу элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии и называемых адронами. К основным барионам относятся, к примеру, протон и нейтрон – они являются к тому же наиболее стабильными барионами. Весь наблюдаемый мир состоит из этих частиц.

Нейтральный прелестный кси-барион состоит из одного верхнего кварка, одного странного и одного прелестного. Здесь следует пояснить, что термины «странность» и «прелесть» (есть также «очарование» и «истинность») – это общепринятые в элементарной физике наименования так называемых ароматов кварков. Аромат – это название для квантовых чисел, характеризующих тип кварка.

К примеру, есть s-кварки – их называют странными (от английского strange), b-кварки – это прелестные частицы (по-английски их называют beauty или bottom – прелестный или донный в русском переводе). По такому же принципу названы c-кварк (charm – очарование) и t-кварк (truth – истина).

Рождение прелестного кси-бариона было зафиксировано одной из двух крупнейших научных групп, работающих на Tevatron, – коллаборации CDF. Появившись, частица успела пролететь не дальше миллиметра, после чего распалась на другие более легкие частицы, которые тоже в свою очередь распались.

Несмотря на скоротечность этих процессов, физики смогли пройти назад по всей цепочке распада и доказать факт рождения нового бариона. Всего они зафиксировали 25 событий, свидетельствующих об открытии. Прелестные кси-барионы рождаются в столкновениях очень высоких энергий – это крайне редкое явление, которое поддается наблюдению.

Открытие, сделанное на ускорителе Tevatron, как бы не входит в его «компетенцию», поскольку он не предназначен для исследования частиц с прелестными кварками. Однако протон-антипротонные столкновения в нем позволили обнаружить барионы, содержащие такие кварки.

Вообще открытия на двух мощнейших коллайдерах – Большом адронном и «Теватроне», о которых периодически объявляют СМИ и сами физики, ученый мир воспринимает не сразу, относясь к ним с осторожностью. Многие открытия позже признавались ошибочными.

К примеру, в апреле коллаборация CDF объявила, что ей удалось обнаружить признаки существования новой частицы, не предсказанной Стандартной моделью. Обещали даже, что она перекроет по важности пока так и не найденную «частицу Бога». Однако позже физики, работающие на втором детекторе коллайдера – D0 – не подтвердили этот результат.

Ученые с помощью детекторов коллайдера фиксируют результаты столкновений встречных пучков частиц, в результате которых рождается множество других частиц, в числе которых могут быть и новые. Поиск «частицы Бога» является основной целью физиков, работающих на коллайдерах.

Гипотезу «божественной частицы», или «бозона Хиггса» предложил в 1960-е годы английский профессор Питер Хиггс. Он предположил, что Вселенная пронизана незримым полем, проходя сквозь которое некоторые элементарные частицы «обрастают» субатомическими «бозонами», обретая тем самым массу, другие же – например, фотоны (частицы света, не имеющие массы) – остаются необремененными.

Предположения о том, что «божественная частица» создает всю массу Вселенной, вызвали страхи, что искусственное ее получение может вызвать цепную реакцию непроизвольного роста массы с появлением черной дыры, куда якобы затянет все живое, приведя к его уничтожению.

На Большом адронном коллайдере ранее уже удалось воссоздать условия, существовавшие 13 миллиардов лет назад после Большого взрыва. По одной из версий, такой взрыв привел к возникновению Вселенной. В мае прозвучало, что крупнейшую тайну физики раскроют на Большом адронном коллайдере до конца 2012 года. В противном случае будет доказано, что «частицы Бога» в природе не существует. Что касается ускорителя Tevatron, то власти США из-за нехватки средств отказались продлить его работу, так что уже в октябре грядет его закрытие.