БАК обнаружил два возбужденных состояния прелестного лямбда-бариона

Группа LHCb сообщила об открытии двух новых частиц, которые предположительно являются резонансами прелестного лямбда-гиперона. Масса новых частиц составляет 6146 и 6152 мегаэлектронвольт. Об открытии ученые рассказали на конференции EPS-HEP (The European Physical Society Conference on High Energy Physics), кратко о нем сообщает пресс-служба Института ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН.
Повседневный опыт учит нас, что свойства тел определяются их составом. Если у вас есть несколько предметов, которые состоят из одинаковых «кирпичиков», то в более тяжелом предмете «кирпичиков» будет больше. Например, в трехэтажном доме больше кирпичей, чем в двухэтажном, а в модели «Сокола тысячелетия» больше кубиков LEGO, чем в «Звездном истребителе типа X». Иногда этот принцип называют принципом комбинирования, или принципом надстройки. Этот интуитивный принцип работает не только в повседневной жизни, но и в физике — например, ядра более тяжелых химических элементов содержат больше нуклонов.
Однако на субъядерном уровне принцип комбинирования нарушается: оказывается, что из одних и тех же кварков можно собрать совершенно разные частицы. Исторически первым примером такого нарушения был дельта-плюс резонанс Δ+(1232) — частица, которая состоит из двух u-кварков и одного d-кварка и «весит» 1232 мегаэлектронвольта. Легко заметить, что состав дельта-плюс резонанса полностью совпадает с составом протона, однако масса частиц отличается почти на треть. Кроме того, протон и дельта-резонанс отличаются спином и изоспином. В дальнейшем физики открыли еще более тяжелых «собратьев» протона, собранных из тех же трех кварков, но имеющих другие значения квантовых чисел и массы. По аналогии с дельта-плюс резонансом такие частицы-собратья называют резонансами, а за их буквенным обозначением пишут массу в мегаэлектронвольтах (чтобы не путаться). Подробнее про резонансы можно прочитать в материалах «Многоликий протон» и «Восьмеричный путь Вселенной».
Частицы, которые недавно открыли на Большом адронном коллайдере — это тоже резонансы, но только резонансы прелестного лямбда-гиперона Λb, состоящего из u-кварка, d-кварка и b-кварка. Масса основного состояния, которое собственно называют прелестным лямбда-гипероном, находится на уровне 5620 мегаэлектронвольт, а время жизни — примерно 1,4 пикосекунды. Масса же только что открытых частиц составляет 6146 и 6152 мегаэлектронвольт. Испуская π±-мезоны, новые частицы могут превратиться в резонансы сигма-гиперонов Σb± и Σb*±, а также свалиться в основное состояние Λb.
Впрочем, физики отмечают, что пока они не могут исключить вероятность того, что новые частицы являются резонансами других прелестных барионов — например, прелестного сигма-гиперона Σb0. Чтобы окончательно убедиться в природе частиц, нужно набрать больше статистики, измерить квантовые числа частиц и независимо проверить полученный результат на других ускорителях. Подобная проверка будет возможна после 2026 года, когда закончится очередная модернизация Большого адронного коллайдера.
Больше новостей, посвященных открытиям Большого адронного коллайдера, можно найти в рубрике «Второй сезон коллайдера». Кроме того, в этой рубрике можно подробно прочитать про устройство коллайдера, анализ больших данных и перспективы проводимых на нем исследований.
Дмитрий Трунин