Перш ніж сформувати стабільні частинки — звичні нам протони і нейтрони, — мільйонні частки секунди після великого вибуху матерія нашого всесвіту являла собою дуже гарячу кварк-глюонну плазму. У ній елементарні частинки стикалися, створюючи короткоживучі комбінації. Одна з них-так звана частинка x, яка не вписується в кваркову модель через незвичайні квантові числа. У новому дослідженні вчені вперше показали, що» частинки x ” можуть утворюватися при зіткненнях релятивістських важких іонів, а саме — іонів свинцю.
Вперше фізики спостерігали “частинку x” в 2003 році в рамках експерименту з зіткнення високоенергетичних електронів і позитронів. Але тоді часу існування частинок не вистачило, щоб детально вивчити їх структуру. Так що вчені припустили, що» частку x ” можна відтворити і більш ретельно вивчити в кварк-глюонній плазмі.
У новому дослідженні вимірювання проводили на одному з двох детекторів елементарних частинок великого адронного коллайдера-компактному мюонном соленоїді (англ. Compact muon solenoid — cms). У колаборацію cms входять фізики з десятків країн, включаючи фахівців з росії.
Для обробки даних більш ніж про 13 мільярдів зіткненнях іонів свинцю, кожне з яких виробило десятки тисяч частинок, використовували методи машинного навчання. Алгоритм навчили виділяти характерні для» частинок x «закономірності розпаду: справа в тому, що через короткий час після утворення частинки розлітаються на складові їх частини, і картина цього розпаду унікальна для»частинок x”.
Завдяки такому підходу вдалося виділити близько 100 «частинок x» — або екзотичних мезонів x(3872), названих так через свою розрахункову масу. Поки вчені точно не знають, з чого складається x(3872): це або компактний тетракварк, або абсолютно новий тип частинок, що складається з двох слабозв’язаних мезонів, які самі складаються з двох кварків.
Тепер, коли вчені виявили спосіб отримання достатньої кількості цих екзотичних мезонів, вони планують вивчити внутрішню структуру «частинки x». Це може змінити існуюче уявлення про будову матерії у всесвіті.
Опублікована в журналі physical review letters.
