Международная группа ученых, работающих на детекторе CMS Большого адронного коллайдера в Женеве, обнаружила доказательства наличия частиц X в кварк-глюонной плазме.
Кварк-глюонной плазмой называют состояние материи в первые доли секунды после Большого взрыва. Это что-то вроде супа из кварков и глюонов – элементарных частиц, из которых составлены протоны и нейтроны – «кирпичики» атомных ядер. В протонах и нейтронах кварки и глюоны связаны силами сильного взаимодействия, которое естественным образом в земных условиях разорвать невозможно.
Протоны и нейтроны образовались в процессе остывания материи после Большого взрыва (https://radiogold.pro). Во время остывания кварк-глюонной плазмы кварки и глюоны сталкивались случайным образом друг с другом, образуя различные комбинации. Нестабильные комбинации распадались, а стабильные образовали короткоживущие и долгоживущие частицы. Короткоживущими оказались те самые загадочные частицы Х с пока неизвестной структурой, долгоживущими – протоны и нейтроны.
Частицы X (3872) впервые обнаружили в 2003 году в эксперименте Belle на электрон-позитронном коллайдере высоких энергий KEKB в Японии. Эти редкие частицы распадались слишком быстро, чтобы ученые могли детально изучить их структуру. Была выдвинута гипотеза, что если получить X (3872) в кварк-глюонной плазме, то они будут существовать там дольше, и структуру загадочных частиц можно будет прояснить.
Коллаборация CMS с помощью методов машинного обучения проанализировала более 13 миллиардов столкновений ядер свинца на Большом адроном коллайдере в ЦЕРН, полученные в экспериментах 2018 года. Каждое из столкновений привело к образованию десятков тысяч заряженных частиц. Из этой смеси частиц исследователям удалось выделить около 100 частиц X (3872). Число 3872 соответствует измеренной массе частицы Х – 3872 МэВ. Результаты анализа опубликованы в журнале Physical Review Letters. Это первый случай обнаружения частиц Х в кварк-глюонной плазме.
Кварк-глюонную плазму более низкой энергии намерены получить ученые международной коллаборации MPD на коллайдере тяжелых ионов NICA в Объединенном институте ядерных исследований. Коллайдер должен вступить в строй в 2023 году, чтобы разгадать загадку образования Вселенной.