Фізики на Великому адронному колайдері виявили рідкісний тип часток: що відомо

Результати нового експерименту ще не були представлені у вигляді наукової статті, але вже відомо, що на Великому адронному колайдері вченим вдалося зафіксувати появу більше сотні нестабільних гіперядер. Це ядра атомів, в одній зі складових яких присутній незвичайний аромат кварка. Учені вважають, що нове дослідження допоможе виявити джерело антигелію, яке теоретично існує в космосі, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Для того, щоб виявити нові частки, які існують дуже недовго, вчені зіштовхують частки ядра атомів на високій швидкості на Великому адронному колайдері (ВАК).

Ядра атомів звичайних часток і античасток складаються з баріонів (це частки, які мають три кварки), тобто протонів і нейтронів. Види кварків називаються ароматами і всього їх 6. Так от протони складаються з двох верхніх кварків і одного нижнього кварка, а нейтрони — з двох нижніх кварків і одного верхнього.

Але набагато рідше можна виявити гіперядра атомів, де крім протонів і нейтронів є ще й гіперони, які містять такий аромат кварків, як дивний кварк. Одним із гіперядер є гіпертритон, який складається з протона, нейтрона та лямбда-гіперона, де також є один дивний кварк. Гіперядра взагалі мають важливе значення для фізиків не тільки самі по собі, а й у ширшому астрофізичному сенсі.

Вважається, що гіперони можуть з'являтися в ядрах нейтронних зірок, які є залишками померлих звичайних величезних зірок. Але гіперони дуже швидко розпадаються, тому щоб виявити гіпертритони та їхні античастинки, потрібно використовувати лише БАК.

Під час нового експерименту фізикам не вдалося зафіксувати стабільних гіпертритонів чи їхнього протилежного аналога, радше вони знайшли продукти їхнього розпаду. Коли протони стикаються в БАК, то це призводить до короткочасної появи нових часток. Під час експерименту на частку секунди виник гіпертритон, але потім це гіперядро розпалося на антипротон і позитивно заряджену пару кварк-антикварк, що називається піоном.

Коли піон вилітає з ядра, антипротон залишається всередині, і перетворює антигіпертритон на антигелій. Те ж саме відбувається і з гіпертритоном, тільки гіперон розпадається на протон і негативно заряджений піон, а ядро в ядро звичайного гелію.

За допомогою нової техніки ідентифікації гелію вченим вдалося виявити піони і ядра гелію та антигелію. Вимірявши маси ядер атомів, вчені змогли простежити їхнє формування до розпаду гіпертритонів і антигіпертритонів.

Якщо зрозуміти, як антигелій формується і розпадається в космосі, вчені зможуть зрозуміти, яка кількість цих частинок може долетіти до Землі. І це може підтвердити або спростувати той факт, що антигелій можливо все-таки виявили 5 років тому в космосі.

За словами вчених, новий метод ідентифікації гелію також дає фізикам можливість вивчити, як разом утримуються кварки в баріонах.

Нагадуємо, що фізики вперше виявили невловиму частинку на Великому адронному колайдері. Такі фундаментальні частинки, як нейтрино, є одними з найпоширеніших у Всесвіті, але їх найважче виявити, як уже писав Фокус.