Даже спустя пять лет после того, как американский ускоритель и коллайдер Tevatron был окончательно остановлен, физики умудряются делать открытия на основе анализа процессов, происходивших в этом ускорителе. А последним из таких открытий стала новая частица, относящаяся к семейству экзотических частиц, состоящих из четырех кварков, так называемых тетракварков.
"Наткнувшись на нечто необычное, мы даже и не подозревали, что это было совершенно новой частицей" - рассказывает Дмитрий Денисов, ученый из группы DZero, - "Только после проведения многочисленных проверок мы начали считать, что видимый нами сигнал ни как не связан с естественным фоном или с другими известными процессами, этот сигнал является сигналом от совершенно новой частицы".
Кварк, существование которого было обосновано в 1964 году физиками Мюрреем Гелл-Манн (Murray Gell-Mann) и Джорджем Цвейгом (George Zweig), является самым маленьким из известных компонентов материи. Кварки обычно объединяются в группы по два или три, формируя различные субатомные частицы. К примеру, протон и нейтрон состоят из комбинаций трех типов кварков. А всего типов кварков, называемых ароматами, бывает шесть - верхний, нижний, странный, очарованный, прелестный и истинный, которые могут образовывать бесчисленное количество комбинаций.
В течение долгого времени у ученых не было доказательств существования комбинаций кварков, насчитывающих более трех кварков. Однако теория допускает существование частиц, состоящих из четырех и даже пяти кварков. И первая частица из четырех кварков, тетракварк, была впервые обнаружена в 2003 году японскими учеными. С того времени было обнаружено еще несколько подобных частиц, последний раз в 2014 году в недрах Большого Адронного Коллайдера. Более того, в недрах коллайдера в 2015 году была обнаружена еще более экзотическая частица, пентакварк, состоящая из пяти кварков, связанных друг с другом силами сильных ядерных взаимодействий.
Недавно обнаруженный тетракварк, получивший название X(5568) весьма необычен даже по отношению к другим членам его экзотического семейства. Другие известные тетракварки имеют в своем составе по крайней мере два кварка одинакового типа, аромата. Тетракварк X(5568) состоит из четырех кварков различного аромата - верхнего, нижнего, странного и прелестного.
Уникальная "подпись" существования тетракварка X(5568) была извлечена учеными DZero из данных, собранных в результате миллиардов столкновений частиц. Уровень достоверности извлеченных данных превышает "золотой предел" в пять сигма, что делает это все доказанным научным открытием. Вероятность ошибки в данном случае составляет один шанс на шесть миллионов.
"Следующим вопросом, над которым мы будем работать, станет определение сил и явлений, которые удерживают вместе четыре разных кварка" - рассказывает Пол Грэннис, - "Они могут быть связаны все вместе в одно целое или разбиты на две пары, которые вращаются друг вокруг друга на очень маленьком расстоянии". Выяснение данных вопросов даст ученым возможность более глубокого проникновения в суть строения и свойств нового тетракварка. Более того, все это объяснит принципы работы сил сильных ядерных взаимодействий, которые связывают составные части всех субатомных частиц.