01.11.2021, 19:45
Фильтруя данные о столкновениях частиц на Большом адронном коллайдере, коллаборация CMS увидела не одну и не две, а целых три J/ψ-мезона. Они возникают в результате столкновения двух протонов. Это первое наблюдение такого явления.
Никто раньше не наблюдал одновременного появления нескольких мезонов этого типа. Между тем, это частица не так проста.
J/ψ-мезон — это особая частица. Она была первой частицей, в которой обнаружили очарованный кварк (он же c-кварк), открытие которого принесло Бертону Рихтеру и Самуэлю Тингу Нобелевскую премию по физике и помогло создать кварковую модель адронов — составных частиц. J/ψ-мезон состоит из c-кварка и антикварка.
Почему же такое явление обнаружили сейчас, а не 47 лет назад? Секрет в анализе огромного количества высокоэнергетических протон-протонных столкновений, собранных детектором CMS (компактный мюонный соленоид) в ходе второго запуска БАК. Среди отобранных записей учёные искали превращения J/ψ-мезонов в пары мюонов, более тяжелых родственников электронов.
В результате этого анализа команда CMS выявила пять случаев одиночных протон-протонных столкновений, в результате которых одновременно возникло три J/ψ-мезона. Результат имеет статистическую значимость более пяти стандартных отклонений — для физики частиц это стандартный порог, чтобы утверждать, что явление действительно наблюдалось и не было чем-то вроде помехи или ошибки обработки.
Такие события очень редки. Появление одного J/ψ-мезона и двух соответственно чаще троекратного появления примерно в 3,7 миллиона и 1800 раз соответственно. Тем не менее, их стоит исследовать и с большой выборкой БАКа «тройных» появлений J/ψ-мезонов учёные смогут улучшить понимание внутренней структуры протонов на малых масштабах.
Данные исследования опубликованы на сайте ЦЕРН.
