На страницах нашего сайта мы уже рассказывали нашим читателям о пентакварках, таинственных субатомных частицах, состоящих из пяти кварков. Эти частицы были обнаружены всего несколько лет назад и ученые-физики выдвинули несколько предположений об их внутреннем строении. Но лишь недавно свежие данные, полученные на Большом Адронном Коллайдере, позволили официально подтвердить одно из предположений, притом, одно из самых экзотических предложений, согласно которому пентакварк представляет собой нечто вроде молекулы, состоящей из двух связанных частиц.
Одна из частиц пентакварка является мезоном, состоящим из пары кварк-антикварк. Второй частицей является барион, частица из трех кварков, к семейству которых относится большая часть нормальной материи во Вселенной. К барионам относятся и такие известные частицы, как протоны и электроны. Полученные учеными данные указывают на то, что мезон и барион пентакварка связаны друг с другом образом, подобным тому, как нейтроны и протоны связаны в ядре атома. Такое состояние ученые называют «молекулярным» состоянием частицы.
Напомним нашим читателям, что первые два пентакварка, Pc(4450)+ и Pc(4380)+, были обнаружены во время самого первого этапа работы коллайдера. Число в обозначении частиц — это масса в МэВ (мегаэлектрон-вольт), т.е. пентакварки являются огромными частицами, масса которых превосходит массу протона минимум в четыре раза. Именно после получения уточненных значений массы пентакварков ученые пришли к выводу, что они состоят из пяти кварков.
Известно, что кварки бывают шести типов, называемых в науке термином «аромат», нижние, верхние, странные, очарованные, прелестные и истинные. Ученые определили, что пентакварки состоят из двух верхних, нижнего, очарованного кварков и одного очарованного анти-кварка. Но как эти пять кварков связаны друг с другом внутри пентакварка, оставалось неизвестным до последнего времени.
Особенности структуры пентакварков «выплыли» на поверхность благодаря набору данных, собранных во время второго этапа работы коллайдера, этот набор данных по объему в девять раз превзошел набор данных, собранных на первом этапе. Благодаря этому ученые нашли более легкий пентакварк Pc(4312)+ и выяснили, что то, что раньше было посчитано за один пентакварк Pc(4450)+, на самом деле является двумя разными частицами, Pc(4440)+ и Pc(4457)+.
После этого ученым стали известны четыре вида пентакварков, Pc(4312)+, Pc(4440)+, Pc(4457)+ и Pc(4380)+. Первые три частицы имеют массу и энергию, полностью соответствующие суммам массы и энергии мезонов и барионов, из которых они и состоят, плюс энергия, требующаяся на связь этих двух частиц. Четвертый пентакварк выпадает из общего ряда, что оставляет лазейку для предположений, что молекулярное состояние является не единственно возможной «архитектурой» этих частиц. Это, в свою очередь, позволяет предположить, что в будущем будут обнаружены еще более таинственные и экзотические виды пентакварков.
Естественно, чтобы окончательно распутать тайну пентакварков потребуется множество дополнительных исследований. К примеру, одна из групп ученых-физиков на основе модели молекулярного состояние определила, что должно существовать минимум четыре еще неизвестных вида пентакварков с разной массой. И лишь большое количество данных о столкновениях частиц в недрах коллайдера позволит найти эти пентакварки, что станет дополнительным подтверждением текущей теории.