Первое наблюдение мезона $B_{c}^{*+}$
В новом результате, представленном на конференции Large Hadron Collider Physics 2026, физики из коллаборации ATLAS сообщили о первом наблюдении частицы со свойствами, соответствующими мезону $B_{c}^{*+}$, самому легкому возбужденному мезону из семейства $B_{c}^{+}$ мезонов. В чем уникальность этой частицы? Большинство известных мезонов состоят из легких кварков, но новый $B_{c}^{*+}$ мезон — особенный. Oн состоит из двух тяжелых кварков разных ароматов: прелестного антикварка $\overline{b}$ (второго из самых массивных в природе) и очарованного кварка $c$ (третьего среди тяжеловесов). Внутри этой новой частицы кварки вращаются друг вокруг друга. Ученые открыли состояние, в котором спины (собственные моменты вращения) этих кварков сонаправлены, что делает частицу «векторным» мезоном. В основном состоянии $B_{c}^{+}$ их спины ориентированы противоположно.
Физики искали новую частицу в распаде в ее основное состояние с излучением фотона. Сложность заключалась в том, что разница в массах основного и возбужденного состояний $B_{c}^{+}$ мезона всего около 64,5 МэВ. В результате фотон рождается с небольшой для коллайдерной физики энергией. «Обычные детекторы БАК такой «мягкий» фотон просто не замечают — он теряется в миллиардах других сигналов столкновений. Тогда ученые из коллаборации ATLAS применили красивый трюк. Вместо обычной регистрации фотона по его энерговыделению, они восстанавливали фотоны, которые при взаимодействии с веществом детектора превращаются в пару электрон-позитрон и уже по траекториям этих заряженных частиц во внутреннем трекере ученые смогли восстановить энергию «невидимого» фотона», — говорит научный сотрудник НЭОВП ЛЯП Т. В. Любушкина.
В физике микромира открытие признается, если его статистическая значимость превышает 5 стандартных отклонений. Значимость этого сигнала составила более 8 стандартных отклонений. Это означает, что вероятность ошибки или случайной флуктуации данных ничтожно мала.
Это открытие предоставляет новую ценную информацию для теоретических моделей, описывающих спектры масс тяжелых адронов, и помогает улучшить понимание сильного взаимодействия — силы, которая связывает кварки вместе и удерживает ядра атомов от распада. Система из двух тяжелых кварков разных ароматов — это идеальная «природная лаборатория». На её примере можно проверить теоретические расчеты КХД (квантовой хромодинамики) с беспрецедентной точностью.
Отметим, что работа по анализу экспериментальных данных была выполнена с определяющим вкладом сотрудников Лаборатории ядерных проблем им. В.П. Джелепова ОИЯИ: ведущего научного сотрудника НЭОВП ЛЯП Л. К. Гладилина и научного сотрудника НЭОВП ЛЯП Т. В. Любушкиной в тесной коллаборации с коллегами из группы EventIndex из ЛИТ ОИЯИ под руководством И. Н. Александрова.
Новости науки
