Экспериментальная коллаборация LHCb, работающая на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, объявила об обнаружении новой элементарной частицы. Данная частица относится к классу барионов и состоит из трех кварков: одного странного и двух очарованных.
Открытие представляет интерес для физики высоких энергий, так как оно завершает поиск всей группы частиц, известной как барионы с двумя очарованными кварками, существование которых было предсказано теоретически более полувека назад.
Кварки являются фундаментальными составляющими адронной материи. Всего известно шесть их типов (ароматов). Комбинации из трех кварков образуют барионы. В 1960-х годах, с развитием кварковых моделей, ученые начали систематически предсказывать возможные состояния частиц. Ключевым этапом стало открытие в 1964 году частицы, состоящей из трех странных кварков, что подтвердило состоятельность теоретических построений того времени.
После обнаружения в 1974 году четвертого кварка — очарованного — теоретические модели были расширены. В них появились предсказания для барионов, содержащих сразу два тяжелых очарованных кварка. Однако технические возможности экспериментаторов того периода не позволяли зафиксировать такие объекты: для их рождения требуются значительно более высокие энергии и объем статистических данных, чем те, что были доступны в эпоху пузырьковых камер.
Первый барион из этого семейства был зарегистрирован коллаборацией LHCb в 2017 году, второй — в начале 2026 года. Текущее открытие стало третьим в этой группе. Анализ проводился на основе данных, накопленных в 2024 году в ходе протонных столкновений. Новая частица имеет короткое время жизни и распадается за счет слабого взаимодействия, преодолевая в детекторе расстояние порядка долей миллиметра. Зарегистрированная масса частицы приблизительно в четыре раза превышает массу протона.
По словам представителей коллаборации, идентификация этого бариона стала возможной благодаря модернизации детектора LHCb, обладающего повышенной точностью трекинга и идентификации частиц. В дальнейшем исследовательская группа планирует провести уточненные измерения свойств обнаруженной частицы, включая ее массу и время жизни, а также продолжить изучение возбужденных состояний подобных барионов и систем, содержащих прелестные кварки.
В связи с предстоящим переходом Большого адронного коллайдера в фазу высокой светимости и запланированным на 2030-е годы обновлением оборудования эксперимента LHCb, ожидается, что чувствительность установки возрастет, что позволит продолжить систематический поиск новых, ранее не наблюдавшихся комбинаций кварков.