На БАК обнаружили две новые частицы и подозревают третью
Коллаборация LHCb Большого адронного коллайдера обнаружила два новых бариона и свидетельства существования одного нового тетракварка. Сообщение об открытых частицах опубликовано на сайте ЦЕРН, подробно о них можно прочитать на сайте коллаборации.
Детектор LHCb — один из четырех детекторов БАК, предназначенный для изучения B-мезонов, частиц с b-кварками. В них, в частности, сильнее всего проявляется нарушение CP-симметрии, из-за которого Вселенная состоит в основном из материи, а не из материи и антиматерии в равных долях. В августе нынешнего года группа LHCb впервые оценила время жизни дважды очарованного бариона, открытого в прошлом году: оказалось, что оно примерно равно 0,256±0,037 пикосекунд.
Открытые частицы — барионы Σb(6097)+ и Σb(6097)-, состоящие соответственно из одного прелестного, или b-кварка и двух верхних кварков и из одного прелестного кварка и двух нижних кварков. Четыре родственные им частицы ранее обнаружили в эксперименте Фермилаба, однако эти два более тяжелых бариона впервые наблюдали на LHCb. Число 6097 в названиях — оценка масс частиц в мегаэлектронвольтах, таким образом, они примерно в шесть раз массивнее протонов.
«Новые результаты — еще один шаг в понимании физиками сильного взаимодействия, одного из четырех фундаментальных взаимодействий в природе», — говорится в сообщении ЦЕРН.
Ученые исследовали взаимодействие нейтрального бариона Λb0 и π-мезона, состоящего из кварка и антикварка. Новые частицы обнаружили со значимостью в 12,7 и 12,6 стандартных отклонения (для заявления о новой частице достаточными считаются пять стандартных отклонений).
Третья частица, которую коллаборация назвала Zc-(4100) — мезон и кандидат в тетракварки, состоящий из двух очарованных кварков и двух антикварков. Их существование предсказывалось давно, но обнаруживать их стали относительно недавно. Пока существование Zc-(4100) удалось подтвердить только с тремя стандартными отклонениями, чего недостаточно для «официального» открытия частицы — ученые планируют продолжить исследования.
Весной прошлого года N+1 взял интервью у руководителей коллаборации LHCb. А в начале сентября Большому адронному коллайдеру исполнилось десять лет со дня официального запуска — предлагаем вам сыграть в нашу игру «С днем рождения, БАК!» и выяснить, сколько вы весите в бозонах Хиггса.
Ольга Добровидова
Это первый легкий металл, в котором его удалось обнаружить
Физики впервые зафиксировали орбитальный эффект Холла в легком металле. Для этого они измерили угол изменения направления света при прохождении через титан, который использовали в качестве образца из-за высокой проводимости. Открытие поможет уточнить механизм поведения металлов в магнитном поле, сообщают ученые в Nature. Если проводник с током находится во внешнем магнитном поле, то кроме классического эффекта Холла (возникновение разности потенциалов при протекании тока, перпендикулярного полю) в нем можно увидеть еще две разновидности этого явления: спиновый и орбитальный эффекты Холла. В первом случае из-за разницы в электронной проводимости электронов образуется поток спина: электроны с антипараллельными спинами отклоняются к противоположным сторонам проводника. А во втором — поток орбитального момента: он возникает благодаря действию на электроны силы Лоренца и направлен перпендикулярно току. Ранее считалось, что именно спиновый эффект преобладает в твердых телах с ненулевым значением спин-орбитального взаимодействия. При этом орбитальный эффект не требует спин-орбитального взаимодействия и потому более распространен: для легких металлов (металлы с небольшой плотностью, например алюминий, олово, титан и другие) орбитальная холловская даже превышает спиновую. Однако орбитальный эффект влияет на магнитные свойства металла только косвенно, причем изменения эти настолько малы, что зафиксировать их не удается. Чтобы преодолеть эти ограничения и разглядеть орбитальный эффект Холла в легком металле, физики из Южной Кореи под руководством Хён У Ли (Hyun-Woo Lee) предложили измерять его косвенно — по углу керровского поворота, который характеризует угол наклона плоскости поляризации света при прохождении через материал. Орбитальные токи Холла меняют показатель преломления материала, и, следовательно, угол керровского поворота. В качестве объекта исследования был выбран легкий металл титан — благодаря большой орбитальной кривизне Берри у него текстурированная структура поверхностей Ферми, что, согласно расчетам, должно приводить к очень высокой орбитальной холловской проводимости. С помощью оптической спектроскопии ученым удалось уловить эти изменения — на основании данных спектроскопии они построили график зависимости угла керровского поворота от плотности тока в титане. Зависимость оказалось линейной: чем больше модуль плотности тока, тем больше изменение угла, что подтвердило наличие орбитального эффекта Холла. Его величину ученые определяли по значению эффективной орбитальной холловской проводимости. Оно составило 130h/e обратных ом, это почти в 30 раз меньше расчетной. Причины несоответствия установить не удалось, но ученые собираются провести дополнительные исследования. Несмотря на расхождение с теорией, полученные результаты не только подтвердили наличие орбитального эффекта, но и показали, что именно из-за него в легких металлах возникает и спиновый эффект Холла. То есть чтобы предсказать поведение металлов в магнитном поле, учитывать этот эффект обязательно. У эффекта Холла существует несколько различных механизмов, и каждый из них тщательно исследуется учеными. Например, физики уже изучили, как вакуумные флуктуации нарушили механизм квантового эффекта Холла и придали ультрахолодным атомам дробное квантовое состояние Холла.