ЦЕРН. Великий адронний колайдер. Вчені відкрили нові молекули

Три нові молекули — один пентакварк і пара тетракварків — були виявлені в експерименті LHCb, метою якого є точне документування відмінностей між матерією та антиматерією у Всесвіті.

Тетракварки і пентакварки належать до т. зв екзотичні адрони. Вони складаються з кварків, елементарних частинок, які є будівельними блоками атомів кожного елемента, а отже, хімічних сполук і тканин. Кварки найчастіше об’єднуються в тверді групи з двох або трьох молекул, але в виняткових випадках вони зустрічаються в нестабільних сполуках з чотирьох (тетракварки) або п’яти (пентакварки) частинок.

Про існування екзотичних адронів підозрювали майже шість десятиліть, але вперше спостерігали їх порівняно недавно, за останні 20 років. Експеримент LHCb відкрив три абсолютно нові комбінації різних кварків, включаючи першу в історії науки пару тетракварків.

«Чим більше ми проводимо аналізів, тим більше типів екзотичних адронів ми знаходимо», — пояснює Нільс Тюнінг, фізичний координатор LHCb.

У вівторок почався третій етап роботи Великого адронного колайдера. Після трирічної перерви та кількох тестових експериментів машина була готова розпочати наступний етап відкриття таємниць Всесвіту. Цього разу вчені підвищили енергію молекул до аж 13,6 тераелектронвольт (ТеВ) – для порівняння, у 2015-2018 роках рекорд становив 6,5 ТеВ.

Під час перерви пристрій було оснащено компонентами, які дозволяють ще точніше виявляти та відстежувати окремі частинки. Також був замінений дата-центр експерименту LHCb – завдяки цьому збір даних буде ще ефективнішим.

Речник LHCb Кріс Паркс сподівається, що спостереження за екзотичними адронами допоможуть нам краще зрозуміти, як кварки утворюють звичайні молекули.

– Аналіз нових типів тетракварків і пентакварків також допоможе в розробці моделі екзотичних адронів, точну природу яких ми ще не знаємо, – каже він.

Щодо останнього наразі існують різні припущення. Деякі теорії описують екзотичні адрони як окремі одиниці, а інші – як слабозв’язані пари стандартних адронів. Лише подальші дослідження покажуть, чи є ці частинки однією, іншою чи обома.

Вчені сходяться на одному – попереду багато нових відкриттів.

«Це той самий період, що й у 1950-х роках, коли ми почали відкривати «молекулярний зоопарк» елементарних частинок, — пояснює Tuning. – Ми створюємо «молекулярний зоопарк 2.0», – додає він.