Ученые впервые обнаружили экзотические частицы «X» в кварк-глюонной плазме

В первые миллионные доли секунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой бурлящую триллионную плазму ов и глюонов — элементарных частиц, которые на короткое время слились вместе в бесчисленных комбинациях, прежде чем охладиться и принять более стабильные конфигурации, чтобы создать нейтроны и глюоны. протоны обычного вещества.


В хаосе перед охлаждением часть этих кварков и глюонов случайным образом сталкивалась, образуя короткоживущие частицы «X», названные так из-за их таинственной неизвестной структуры. Сегодня X-частицы чрезвычайно редки, хотя физики предполагают, что они могут быть созданы в ускорителях частиц в результате слияния кварков, где высокоэнергетические столкновения могут генерировать аналогичные вспышки кварк-глюонной плазмы.

Теперь физики из Лаборатории ядерных наук Массачусетского технологического института и других источников обнаружили доказательства присутствия X-частиц в кварк-глюонной плазме, производимой на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе, Европейской организации ядерных исследований, расположенной недалеко от Женевы, Швейцария.

Команда использовала методы машинного обучения, чтобы отсеять более 13 миллиардов столкновений тяжелых ионов, каждое из которых произвело десятки тысяч заряженных частиц. Среди этого сверхплотного супа из высокоэнергетических частиц исследователи смогли выделить около 100 частиц типа X, известного как X (3872), названного в честь расчетной массы частицы.

Результаты, опубликованные в Письма о физическом обзоре, исследователи впервые обнаружили X-частицы в кварк-глюонной плазме — среде, которая, как они надеются, прольет свет на пока неизвестную структуру частиц.

«Это только начало истории», — говорит ведущий автор Йен-Джи Ли, адъюнкт-профессор физики Массачусетского технологического института, выпускник 1958 года. «Мы показали, что можем найти сигнал. В ближайшие несколько лет мы хотим использовать кварк-глюонную плазму для исследования внутренней структуры X-частицы, что может изменить наше представление о том, какой материал должна производить Вселенная».

Соавторы исследования являются членами CMS Collaboration, международной группы ученых, которая работает и собирает данные с Compact Muon Solenoid, одного из детекторов частиц LHC.

Частицы в плазме

Основными строительными блоками материи являются нейтрон и протон, каждый из которых состоит из трех тесно связанных кварков.