Кварки — это точечные частицы, которые обычно входят в пакеты по два или три, наиболее известными из которых являются протон и нейтрон (каждый состоит из трех кварков). На выбор предлагается шесть типов или «вкусов» творога: верхний, нижний, странный, очаровательный, нижний и верхний. У каждого из них также есть аналог из антивещества.За последние 60 лет ученые наблюдали сотни комбинаций кварковых дуэтов и трио.
В 2008 году ученые в эксперименте Belle в Японии сообщили о первом свидетельстве того, что кварки располагаются в виде четверки, образуя тетракварк. С тех пор физики увидели несколько различных кандидатов в тетракварки, в том числе недавнее открытие DZero — первое, что обнаружено, оно содержит четыре разных типа кварков.
DZero — один из двух экспериментов на коллайдере Тэватрон Фермилаб. Хотя Тэватрон был выведен из эксплуатации в 2011 году, эксперименты продолжают анализировать миллиарды ранее записанных событий, связанных с его столкновениями.
Как и в случае со многими открытиями, наблюдение тетракварка стало неожиданностью, когда в июле 2015 года ученые DZero впервые увидели намеки на новую частицу под названием X (5568), названную в честь ее массы — 5568 мегаэлектронвольт.«Сначала мы не поверили, что это новая частица», — говорит со-спикер DZero Дмитрий Денисов. «Только после того, как мы выполнили несколько перекрестных проверок, мы начали верить, что сигнал, который мы видели, не может быть объяснен фоном или известными процессами, но является свидетельством новой частицы».
И X (5568) — это не просто новый тетракварк. В то время как все остальные наблюдаемые тетракварки содержат по крайней мере два одинаковых аромата, X (5568) имеет четыре разных аромата: верхний, нижний, странный и нижний.«Следующий вопрос будет заключаться в том, чтобы понять, как устроены четыре кварка», — говорит со-спикер DZero Пол Граннис. «Все они могут быть скручены в один плотный шар, или они могут быть одной парой прочно связанных кварков, вращающихся на некотором расстоянии от другой пары».Четырехкварковые состояния встречаются редко, и хотя в природе нет ничего, что запрещало бы образование тетракварка, ученые не понимают их почти так же хорошо, как двух- и трехкварковые состояния.
Это последнее открытие последовало за первым наблюдением пентакварка — частицы из пяти кварков, о котором было объявлено в прошлом году в эксперименте LHCb на Большом адронном коллайдере.Ученые улучшат свою картину квартета кварков, измерив такие свойства, как способ распада X (5568) или скорость его вращения вокруг своей оси. Подобно предшествовавшим исследованиям тетракварков, исследования X (5568) откроют еще одно окно в работу сильной силы, которая удерживает эти частицы вместе.И, возможно, в будущем возникающие виды тетракварков станут устоявшимся классом, показав себя таким же многочисленным, как и их двух- и трехкварковые братья и сестры.
«Открытие уникального члена семейства тетракварков с четырьмя разными ароматами кварков поможет теоретикам разработать модели, которые позволят глубже понять эти частицы», — говорит директор Fermilab Найджел Локьер.Семьдесят пять учреждений из 18 стран сотрудничали в этом результате от DZero.