Открытие новой частицы улучшит наше понимание фундаментальных сил природы

13.10.2014, Илья Хель 0

Открытие новой частицы учеными из Университета Уорвика поможет нам более глубоко понять сильное взаимодействие, фундаментальную силу природы, найденную в протонах в ядре атома. Новый тип мезона, Ds3* (2860)ˉ, был обнаружен при анализе данных, собранных детектором LHCb на Большом адронном коллайдере.

Материя и антиматерия

Новые частицы связываются аналогично протонам. Благодаря этому сходству, исследователи Уорвика утверждают, что теперь смогут изучать частицу для дальнейшего понимания сильных взаимодействий. Наряду с гравитацией, электромагнитным взаимодействием и слабыми ядерными силами, сильное взаимодействие является одной из четырех фундаментальных сил. Вот что говорит профессор Тим Гершон из отделения физики Университета Уорвика:

«Гравитация описывает вселенную в больших масштабах, от галактик до падающего яблока Ньютона, в то время как электромагнитное взаимодействие отвечает за связывание молекул вместе, а также удержание электрона на орбите вокруг ядра атома.

Сильное взаимодействие — это сила, которая связывает кварки, субатомные частицы, образующие протоны в атомах. Она настолько сильна, что энергия протона дает гораздо больший вклад в массу, следуя уравнению Эйнштейна E = mc^2, чем сами кварки».

Отчасти благодаря относительной простоте сил, ученые ранее смогли решить уравнения, лежащие в основе гравитации и электромагнитных взаимодействий, но сила сильного взаимодействия делает невозможным решение уравнения таким же образом.

«Расчеты сильного взаимодействия проводятся с интенсивными вычислительными техниками под названием КХД на решетке, — говорит Гершон. — Для подтверждения этих расчетов необходима возможность сравнивать предсказания с экспериментальными данными. Новая частица идеально подходит для этой цели, поскольку это первая из известных частиц, которая содержит очарованный кварк и обладает спином 3».

Есть шесть кварков, известных физикам: верхний, нижний, странный, очарованный, прелестный и истинный. Протоны и нейтроны состоят из верхних и нижних кварках, но частицы, полученные на ускорителях типа БАК, могут содержать нестабильные кварки потяжелее. Кроме того, у некоторых из этих частиц более высокие значения спина, чем у встречающихся в природе стабильных частиц.

«Поскольку частица Ds3*(2860)ˉ содержит тяжелый очарованный кварк, теоретикам будет легче рассчитать ее свойства. И поскольку у нее спин равен 3, нет никакой двусмысленности в том, чем является эта частица, — добавляет Гершон. — Она создает прецедент для будущих теоретических расчетов. Улучшения в этих расчетах полностью перевернут наше понимание того, как ядра связываются между собой».

Спин — это одна из этикеток, которая позволяет физикам различать частицы. Эта концепция возникла в квантовой механике, и ее можно рассматривать как аналогию углового момента: в этом смысле чем выше спин, тем быстрее кварки вращаются друг вокруг друга.

Один из самых интересных аспектов новых данных в том, что это открытие может положить начало веренице подобных открытий в данных БАК. Кроме того, ученые могут использовать уже испытанную технику, чтобы улучшить понимание слабого взаимодействия. Это, в свою очередь, поможет ответить на одну из самых больших загадок в физике: почему материи во Вселенной больше, чем антиматерии.

Работа будет опубликована в ближайшем издании престижного научного журнала Physical Review Letters. Недавно, кстати, была обнаружена еще одна важная частица — майорановская, но пока только в сверхпроводнике.

    0 комментариев Оставить свой

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.