Элементарная тяжесть

Синтезирова самый тяжёлый «кирпичик мироздания»

Алексей Паевский 18.12.2006, 11:43

Группе физиков-ядерщиков удалось синтезировать самый тяжёлый «кирпичик мироздания» - одиночный топ-кварк. Его изучение может привести учёных к пониманию истинного физического смысла массы.

Группе физиков-ядерщиков, работающих на ускорителе «Тэватрон» удалось впервые наблюдать рождение самого тяжелого кирпичика мироздания - топ-кварка без его антипода. Для того, чтобы отыскать его, им пришлось проанализировать записи о миллионах миллионов столкновений частиц.

Энн Хейсон из Университета Калифорнии в Риверсайде, руководитель международной коллаборации исследователей DZero, сообщила, что ее группа из 50 человек «охотилась» на одиночный топ-кварк 12 лет. В результате итогового «штурма» на Тэватроне (название ускорителя происходит от величин энергий, до которых разгоняются протоны и антипротоны - тераэлектронвольт - ТэВ, 1012 эВ) ядерщики сумели зафиксировать 62 рождения самой тяжелой элементарной частицы.

Один из парадоксов ядерной физики: в свободном состоянии этот кварк «весит» очень много - 175 ГэВ. По словам ученых, столько же «весит» атом золота.

Возможно, изучение этого объекта поможет лучше понять Вселенную на самых ранних этапах ее существования и феномен массы.

Как сообщила Хейсон, работы по синтезу топ-кварка велись на ускорителе с 2002 по 2005 годы. Проанализированы еще не все результаты столкновений за эти годы, и в ближайшее время ученые продолжат анализы записей треков столкновений частиц и продуктов распада.

Кроме того, с 2007 года коллаборация DZero перейдет на новый ускоритель - европейский коллайлер LHC - Большой Адронный Коллайдер, который, как недавно подтвердили в ЦЕРН, будет готов к сроку.

В нынешнем году другая международная коллаборация, используя Тэватрон, также сделала важное открытие в мире элементарных частиц, возникающих при превращении другого кварка.

Международная коллаборация CDF, проводящая эксперименты на базе Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми министерства энергетики США (Department of Energy's Fermi National Accelerator Laboratory) объявила об открытии двух новых элементарных частиц, относящихся к классу барионов. Частицы назвали Σ+b и Σ-b.

При столкновении в Тэватроне пучка протонов, имеющих энергию 1 ТэВ, со встречным пучком антипротонов той же энергии. возникал b-кварк, который потом, взаимодействуя с кварками протонов и антипротонов, образовывал две новые частицы.

Эксперимент зарегистрировал 103 положительно заряженных u-u-b частицы (Σ+b) и 134 отрицательно заряженных d-d-b частицы (Σ-b). Для обнаружения такого количества треков ученым пришлось проанализировать треки от 100 триллионов столкновений за пять лет работы Тэватрона.

Таким образом, ученые «забрались» на следующий «этаж» «барионной пирамиды» – таблицы теоретически возможных барионов с кварками u-, d-, s- и b-типа и наивысшим спином (3/2). Весь нижний «этаж» физикам уже известен, все возможные частицы-комбинации, не содержащие b-кварка, физики открыли. Теперь очередь за частицами, в состав которых входит «прекрасный» b-кварк.