Новые данные указывают на то, что, несмотря на обычную аннигиляцию друг с другом, этот новый тип частицы может быть кратковременной комбинацией протона и антипротона.
Китайские физики элементарных частиц объявили о доказательствах существования новой субатомной частицы, обнаруженной при распаде мезона (J/psi) на пару положительных и отрицательных пионов. Хотя новые субатомные частицы обнаруживаются относительно часто, а сообщения о предварительных открытиях встречаются еще чаще, эта частица выделяется тем, что ее существование было предсказано более 70 лет назад великим физиком Энрико Ферми.
Ферми наиболее известен парадоксом, носящим его имя, а также своей ролью в Манхэттенском проекте, который снова привлек внимание, возможно, нежелательное для него с выходом фильма “Оппенгеймер”. Однако его величайшим вкладом в науку были открытия в области субатомной физики, включая предсказание существования нейтрино, когда-то считавшегося фантастическим, но ныне являющегося ключевым для нашего понимания Вселенной. Похоже, еще одно его предсказание – связанное состояние протона и антипротона – также было подтверждено.
Возможно, самое замечательное в этом предсказании то, что о частице, распад которой привел к обнаружению предполагаемого продукта, даже не думали при жизни Ферми. Лишь спустя десятилетие после смерти великого физика первые модели кварков привели к идее мезона – типа частицы, состоящей из равных количеств кварков и антикварков, а не из трех кварков, как в знакомых нам протонах и нейтронах.
Мезон (J/psi), также записываемый как J/ψ, состоит из очарованного кварка и очарованного антикварка. Как и все мезоны, он нестабилен и недолговечен.
Наблюдая распад мезона (J/psi) на положительные и отрицательные пионы, коллаборация BESIII, в состав которой входят представители 80 китайских и западных институтов, обнаружила признаки чего-то, что совпадает с предсказанием Ферми.
В 2013 году коллаборация BESIII зафиксировала резонанс X(1840) при распаде J/ψ. Однако при более тщательном изучении 10 миллиардов распадов они нашли убедительные доказательства существования двух резонансов, находящихся настолько близко по энергии, что их легко было спутать. Новый резонанс обозначен как X(1880) с энергией 1882,1 МэВ/c². Это ставит его массу близко к массовому порогу протон-антипротон.
“Близость его массы к массовому порогу ppbar поддерживает существование связанного состояния ppbar”, – говорят авторы в заявлении. В физике частиц протоны обозначаются символом p, а pbar – аналог протона из антивещества. Связанное состояние – это нечто, состоящее из двух частиц, ведущее себя как единое целое.
Каким бы невероятным ни казалась бы эта идея, уже известно, что протоны и антипротоны существуют в протонии, где они вращаются вокруг своего общего центра масс примерно за миллионную долю секунды, прежде чем аннигилировать друг с другом. Новое открытие указывает на возможность существования других связанных состояний.
Процесс был инициирован столкновением электронов и позитронов (эквивалентов электронов в антивеществе) при высокой энергии и наблюдением за следами образующихся частиц и фотонов. Исследование опубликовано в открытом доступе в журнале Physical Review Letters.
Читайте также: Стремление человечества найти новую физику зависит от спорного ускорителя частиц
