По данным пресс-релиза CERN, в результате экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) подтверждено существование экзотической частицы Z (4430), состоящей из четырех кварков — тетракварка. Мы попросили прокомментировать это событие эксперта в области физики элементарных частиц, старшего научного сотрудника Лаборатории физики тяжелых кварков ИТЭФ Романа Мизюка.

Известные элементарные частицы из класса адронов состоят либо из кварка и антикварка, либо из трех кварков. Любая другая конфигурация называется экзотической. Вариантом экзотической конфигурации является тетракварк, то есть два кварка и два антикварка — всего четыре составляющих внутри одного адрона.

Экзотическая частица Z (4430) содержит с и анти-c-кварк и при этом обладает зарядом. Это значит, что помимо c и анти-c в ней еще есть u и анти-d. То есть мы получаем четырехкварковый минимальный состав такой частицы.

Эта частица была обнаружена в эксперименте Belle (Япония) еще в 2007 году. Так получилось, что другой эксперимент с похожей, но немного меньшей статистикой — BaBar, который работал в Америке, — существование этой частицы не подтвердил. Проводилось сравнение анализов BaBar и Belle, и высказывалась некоторая критика анализа эксперимента BaBar относительно того, что он не очень чувствителен к сигналу новой частицы. Сейчас в CERN’е проходит эксперимент LHCb, его статистика больше раз в десять, и этот эксперимент повторил оба анализа — как Belle, так и BaBar.

В обоих случаях получается, что эта частица существует. Результаты эксперимента Belle полностью подтверждены — наличие частицы, а также измерения ее спина и четности. Спин равен единице, пространственная четность положительная. Что это значит? Частица является довольно сильно возбужденной, возможно, это мезонная молекула, состоящая из D-мезона и анти-D-мезона. При этом возможно, что D-мезон и анти-D-мезон сами по себе находятся в возбужденных состояниях.

Рекомендуем по этой теме:
42355
Структура материи

Надо сказать, что это не единственная частица, у которой минимальный кварковый состав — это четыре кварка. На сегодняшний день известно восемь таких частиц, шесть из них обнаружены в эксперименте Belle. Самая вероятная интерпретация — это молекулы из B- и D-мезонов.

Сейчас мы не умеем рассчитывать адроны из первых принципов. Мы знаем, как между собой взаимодействуют кварки, что они образуют адроны, но дело в том, что задача оказывается очень сложной, так как кварки рождают глюоны, а глюоны в свою очередь рождают пары «кварк-антикварк». Мезон — это не просто система из двух частиц, кварка и антикварка, это гораздо более сложная система, которая имеет «шубу» из глюонов и кварк-антикварковых пар. Требуется не только теоретическое изучение этой проблемы, так как теоретикам очень помогают новые объекты, которые находят экспериментаторы. Новые объекты позволяют проверять различные модели и подходы. Частица Z (4430) как раз является таким новым объектом, который позволяет развивать методы расчета адронов из первых принципов.