«Есть новая частица в текущем квартале!»

Ученые, проводящие эксперименты на CDF (Collider Detector at Fermilab) в Национальной ускорительной лаборатории Ферми, объявили о наблюдении новой частицы – нейтрального бозона Ξ_b⁰ (Xi-sub-b). Эта частица состоит из трех кварков: странного (s), верхнего (u) и прелестного (b) – s-u-b. Хотя ее существование и было предсказано Стандартной моделью, обнаружение этого бозона имеет большое значение, поскольку усиливает понимание того, как кварки образуют материю. Физик Пэт Люкенс (Pat Lukens) из CDF-коллаборации представил открытие 20 июля.

Нейтральный Ξ_b⁰ занял последнюю свободную позицию в «периодической таблице» семейства барионов. Напомним, что барионы, к которым относятся протон и нейтрон, состоят из трех кварков. Нейтральный Ξ_b⁰ относится к семейству прелестных (beauty, bottom) барионов, которые, вследствие наличия тяжелого b-кварка, примерно в шесть раз тяжелее протона. Такие частицы рождаются только при высокоэнергетических столкновениях, и их очень трудно наблюдать.

После рождения Ξ_b⁰ успевает пролететь доли миллиметра, прежде чем распасться на более легкие частицы, которые затем также распадаются. Физики анализируют эти цепочки распадов, чтобы идентифицировать породившую их частицу. Сложная картина распада нейтрального кси-бозона Ξ_b⁰ делает этот процесс значительно более трудным, чем анализ распада его заряженного собрата Ξ_b^- . Проанализировав почти 500 трлн. протон-антипротонных столкновений, ученые выделили 25 событий, в которых рожденные частицы обнаруживали сигнатуру, характерную для Ξ_b⁰.  Статистическая погрешность анализа была на уровне 7σ, при том, что порогом открытия считается 5σ.

Нейтральный бозон Ξ_b⁰ пролетает около 1 мм, прежде чем распасться на две частицы: короткоживущий положительно заряженный бозон Ξ_с⁺ и долгоживущий отрицательный пи-мезон (п-). Затем Ξ_c⁺ сразу же распадается на пару долгоживущих пи-мезонов и кси-частицу Ξ^-, которая живет достаточно долго, чтобы оставит след в кремниевом вершинном детекторе CDF, прежде чем распасться на пи-мезон и лямбда-частицу (Λ). Нейтральная лямбда-частица может пролететь несколько сантиметров перед своим распадом на протон (р) и пи-мезон (п).

P.S. что касается названия, то это аллюзия на к/ф "Девять дней одного года". Может заинтересовать наших молодых читателей.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365