В экспериментах на Большом адронном коллайдере обнаружено новое состояние боттомония
Детектор ATLAS, фиксирующий результаты протон-протонных столкновений, зарегистрировал ранее не наблюдавшееся состояние связанной системы, образованной боттом-кварком и соответствующим антикварком, и помог оценить его массу.
Детектор
Боттомонием в физике частиц называют связанную систему, образованную
Можно отметить, что кварконий во многом напоминает искусственно создаваемые атомы
По этим причинам для классификации уровней кваркония используется спектроскопическая система обозначений. Каждый уровень характеризуется суммарным спином кварка и антикварка S, орбитальным моментом движения кварков L, полным угловым моментом системы J = L + S и радиальным квантовым числом nr. Чтобы сделать запись компактной, всю совокупность величин представляют в виде символа (nr + 1)2S + 1LJ. При этом суммарный спин S может равняться только нулю или единице (то есть сумма 2S + 1 может равняться единице или тройке), а орбитальный момент, который принимает значения из последовательности (0, 1, 2, 3, …), отмечают не цифрами, а буквенными символами (S, P, D, F, …), принятыми в атомной физике.
В интересующем нас случае боттомония специалисты дополнительно выделяют семейства ипсилон- и хи-мезонов, обозначаемых, разумеется, как Υ и Χ. Примерами первых могут служить состояния 13S1 [Υ(1S)] или 23S1 [Υ(2S)], а вторых — триплеты 13PJ и 23PJ, где J = 0, 1 или 2 [Χb(1P) и Χb(2P)]. Все эти состояния уже известны экспериментаторам, а их массы измерены с довольно высокой точностью.
Данные по распадам типа Χb → Υ(1S) + γ. Кандидаты в события, соответствующие Χb, отбирались по реконструированным событиям Υ → μ+μ–, с которыми связывали фотон, реконструированный путём калориметрического измерения. Пики на графике отвечают триплетам Χb(1Р, 2Р, 3Р). (Иллюстрация авторов работы.) |
Авторы новой работы обратили внимание на не наблюдавшийся ранее триплет Χb(3P), для которого теоретики предсказывали среднюю массу в 10,52 ГэВ и триплетные состояния, различающиеся по массе на 10–20 МэВ. На детекторе ATLAS поиски Χb(3P) можно проводить по распадам вида Χb → Υ(1S, 2S) + γ, где Υ(1S, 2S) преобразуется в пару μ+μ–, а фотон — γ-квант — реконструируется либо за счёт прямого калориметрического измерения, либо за счёт преобразования в электрон-позитронную пару.
Обработав данные, собранные ATLAS в уходящем году и соответствующие
Стоит добавить, что рассмотренную нами связанную систему bb считают наиболее подходящей для изучения сильного взаимодействия. Средняя скорость кварков в боттомонии сравнительно невелика, а потому и осложнения, вызываемые релятивистскими эффектами при рассмотрении динамики кварков, в случае bb не столь серьёзны. Возможно, в дальнейших исследованиях боттомоний будет играть роль природной лаборатории по наблюдению сильного взаимодействия в практически «чистом» его виде.
Полная версия отчёта будет опубликована в журнале
Подготовлено по материалам
Нет комментариев.
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.