С помощью Большого адронного коллайдера ученые обнаружили новую экзотическую частицу

Она получила название X(4740). Эта частица представляет собой тетракварк, то есть состоит из четырех кварков. В процессе исследования были измерены ее масса и собственная ширина — параметры, дающие ключ к пониманию природы тетракварковых состояний. Анализ, который привел к открытию X(4740), выполнили специалисты НИЦ "Курчатовский институт" — ИТЭФ Иван Беляев, Виктор Егорычев и Татьяна Овсянникова. Результаты данной работы приняты к публикации в журнал Journal of High Energy Physics.

Исследователи установили, что новая экзотическая частица распадается на два мезона. Первый представляет собой связанное состояние очарованного и антиочарованного кварков, а второй состоит из странного и антистранного кварков. Таким образом, в состав X(4740) входят четыре кварка. Существование тетра- и пентакварковых состояний было предсказано еще в 60-х годах прошлого века, и лишь за последнее десятилетие у этих теорий появилось большое количество экспериментальных подтверждений.

"До сих пор доподлинно не установлена структура тетракварка. Некоторые теоретические модели придерживаются идеи о том, что эти частицы состоят из пар различных мезонов, временно связанных вместе подобно молекуле. Другие рассматривают тетракварк как единую связанную систему из четырех частиц, — пояснила соавтор работы, научный сотрудник НИЦ "Курчатовский институт" — ИТЭФ Татьяна Овсянникова. — Открытие новых типов тетракварков и изучение их свойств поможет получить более полное представление об этих экзотических составляющих субатомного мира".

По словам ученых, важнейшим результатом работы стало измерение основных параметров частицы Х(4740). Ее масса составляет 4741 МэВ/с2, а собственная ширина — около 53 МэВ. Для получения этих характеристик специалисты провели анализ данных, собранных в эксперименте LHCb за период с 2011 по 2018 г. После модернизации Большого адронного коллайдера ученые планируют осуществить дополнительное измерение квантовых чисел состояния X(4740). Это исследование позволит теоретикам приблизиться к пониманию природы тетракварков в целом и новой частицы X(4740) в частности.

Справочно:
Эксперимент LHCb (Large Hadron Collider beauty) — один из четырех основных экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).   Здесь специалисты ищут ответ на один из самых важных вопросов современной физики высоких энергий — какие процессы позволили материи после Большого Взрыва сохраниться в том виде, в котором мы ее наблюдаем. Эти исследования помогут понять, почему в ходе эволюции Вселенной исчезло антивещество.