В ЦЕРН обнаружена новая частица

Эта находка может помочь лучше понять, как сильное взаимодействие связывает кварки внутри протонов и других адронов. Keystone-SDA

В Европейском центре ядерных исследований CERN под Женевой обнаружили новую частицу. По своей структуре она напоминает протон, входящий в состав каждого атомного ядра. Эта находка может помочь лучше понять, как сильное взаимодействие связывает кварки внутри протонов и других адронов.

Что всё это значит, объясняет научный редактор телеканала SRFВнешняя ссылка Анита Фонмонт (Anita Vonmont).

Как устроена новая частица, обнаруженная в CERN?

Протоны, как и нейтроны с электронами, относятся к числу основных частиц, из которых построен атом, а значит, и всё вокруг нас. Но протон не является элементарной частицей. Он состоит из кварков, которые бывают нескольких типов. Новая частица, обнаруженная в CERN, устроена сходным образом: она тоже состоит из трёх кварков. Один из них — down-кварк, который есть и у протона. Два других — charm-кварки, более тяжёлые и более редкие. Поэтому новая частица примерно в четыре раза тяжелее протона. Именно так CERN описывает новую частицу Ξcc⁺: два charm-кварка и один down-кварк.

Встречается ли эта частица в природе?

Нет. Её можно получить только искусственно, потому что она крайне недолговечна. Она существует меньше одной триллионной доли секунды. Но её существование физики предсказали заранее. Теперь это удалось подтвердить экспериментально. CERN сообщает, что частицу удалось выявить по продуктам её распада на Большом адронном коллайдере.

Как вообще можно измерить нечто подобное?

Для этого нужен очень мощный ускоритель частиц — такой, как Большой адронный коллайдер в CERN. В нём друг с другом сталкивают частицы, разогнанные до очень высоких энергий. В результате возникают новые частицы, в том числе и та, о которой сейчас идёт речь.

Основные понятия

Кварк
Фундаментальная частица, из которой состоят адроны.

Down-кварк
Один из типов кварков; входит, в частности, в состав протона.

Charm-кварк
Более тяжёлый тип кварка, который в обычной материи не встречается в стабильном виде, но может возникать в результате столкновений частиц высокой энергии.

Адрон
Общее название для частиц, состоящих из кварков. К адронам относятся, например, протоны и нейтроны.

Барион
Адрон, состоящий из трёх кварков. Протон — тоже барион; новая обнаруженная частица тоже относится к барионам.

Сильное взаимодействие
Одна из четырёх фундаментальных сил природы; именно оно связывает кварки внутри адронов.

Большой адронный коллайдер
Ускоритель частиц в CERN, где пучки частиц разгоняют до очень высоких энергий и сталкивают друг с другом, чтобы изучать фундаментальные свойства материи.

Такие, частицы, как эта, распадаются так быстро, что напрямую зафиксировать их практически невозможно. Но их всё равно удаётся зарегистрировать косвенно: почти сразу после возникновения такие частицы распадаются на другие, более устойчивые частицы. Детекторы фиксируют именно их, а по этим данным физики делают вывод о существовании и свойствах исходной частицы.

Какими свойствами обладает новая частица и что она даёт науке?

Исследователи рассчитывают, что эта частица поможет лучше понять одну из четырёх фундаментальных сил природы — сильное взаимодействие. Именно оно связывает кварки внутри адронов, в том числе протонов и нейтронов. Если упростить, это можно представить так: при строительстве дома кирпичи скрепляет раствором.

ЦЕРН в Женеве — Европейская организация по ядерным исследованиям — остаётся одним из самых известных и авторитетных научных центров в мире. Keystone / Christian Beutler

Если взять более тяжёлые кирпичи и посмотреть, насколько хорошо раствор по-прежнему их удерживает, то можно лучше понять, как именно он работает. Примерно так физики и подходят к этой новой частице: она даёт возможность лучше разобраться в механизме сильного взаимодействия. CERN прямо указывает на связь этой находки с пониманием того, как сильное взаимодействие связывает кварки внутри протонов и других адронов.

Чувствуем ли мы сильное взаимодействие в повседневной жизни?

Сильное взаимодействие действует на уровне кварков и адронов, которые из них состоят. Но его роль огромна: именно оно во многом определяет массу протонов и нейтронов, а значит, и массу обычного вещества вокруг нас. Если говорить совсем просто, то без сильного взаимодействия не было бы той материи, из которой состоит наш мир.

Насколько важно открытие новой частицы?

По своему значению это открытие не сопоставимо, например, с обнаружением бозона Хиггса, который тоже нашли в CERN. Речь здесь идёт не об элементарной частице, как в случае с кварками или бозоном Хиггса. Новая частица — составная: это новая комбинация уже известных компонентов материи. Но изучение таких частиц тоже очень важно для понимания микромира. CERN особенно успешно работает именно в этой области: там уже открыли около 80 таких составных частиц — вероятно, больше, чем на любом другом ускорителе в мире.

Как мы используем ИИ

Русскоязычная версия материала создана с использованием систем искусственного интеллекта (таких как Deep l или Google Translate), затем адаптирована для целевой аудитории и прошла тщательную редакционную обработку и проверку журналистами SWI swissinfo.ch. Использование инструментов автоматического перевода дает нам время для написания большего количества оригинальных аналитических статей. Подробнее по ссылке в этом материале.