Физики заметили следы новых странных барионов

5hdx 2CGw2E1

Обнаружены косвенные подтверждения существования тяжелых странных барионов, не наблюдавшихся до сих пор.

На фото: Релятивистский коллайдер тяжелых ионов, расположенный в Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке

Международному коллективу ученых удалось найти косвенное доказательство существования тяжелых странных барионов — частиц, состоящих из трех кварков, как минимум один из которых странный. Выводы авторов основаны на анализе результатов эксперимента при помощи компьютерного моделирования методом решеточной квантовой хромодинамики. Результаты работы опубликованы в Physical Review Letters.

Эксперимент, результаты которого анализировали авторы, был проведен на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC). При столкновении ионов золота, разогнанных до релятивистских скоростей, удается получить состояние вещества, называемое кварк-глюонной плазмой (КГП, QGP), в этом состоянии все более сложные частицы распадаются на элементарные. При определенной температуре из КГП конденсируются барионы — составные частицы, к которым, в частности, относятся протон и нейтрон. Авторы работы заметили, что температура, при которой происходит конденсация барионов, оказывается немного меньшей, чем это предсказывает модель адронного резонансного газа (HRG).

Чтобы объяснить теоретически такое понижение температуры, ученые добавили в модель HRG помимо экспериментально обнаруженных частиц также и те, что только были предсказаны теоретически. Конкретно — тяжелые странные барионы.

Результаты моделирования показали, что такая дополненная модель гораздо лучше описывает экспериментальные данные, в частности, заниженную температуру конденсации. Один из авторов работы сравнивает наличие в модели тяжелых странных барионов с поваренной солью в воде: «Эти „невидимые“ адроны похожи на молекулы соли, плавающие в горячем адронном газе и заставляющие другие адроны „вымораживаться“ при более низкой температуре, чем если бы этой „соли“ не было».

Барионы — это частицы, из которых состоит известное нам «обычное» вещество, то есть атомы, ядро которых образовано протонами и нейтронами. Однако помимо этих двух частиц — нуклонов — существует еще множество других барионов. Странность — это один из «ароматов», по которым классифицируются кварки — составные части барионов. Всего этих ароматов 6: u, b, c, s, d, t; из них 4 имеют свои имена: странность, очарование, прелесть и истинность. Такая классификация в общем может быть понятна, если вспомнить, что электрические заряды обозначаются «+» и «-», что является просто условными символами, характеризующими разные наборы фундаментальных свойств. Обнаружение странных барионов послужило одним из первых факторов, свидетельствующих о том, что КГП существовала в первые мгновения после Большого Взрыва. Теперь же КГП используется в обратную сторону — для нахождения странных барионов.