Физики приблизились к обнаружению "частицы силы"

Во всем мире квантовой механики и субатомных величин физики-теоретики, в большинстве случаев, идут впереди собственных коллег-практиков, прогнозируя те или иные положения еще до их экспериментального подтверждения.

В конце 60-х годов минувшего столетия учёные впервые получили косвенные подтверждения существования простых частиц, сознательных за перенос сильного (ядерного) взаимодействия. Что это означает? Припомним, что ядро любого химического составляющего состоит из протонов и нейтронов. Но и данные части ядра не считаются неделимыми, в их основе - кварки, которые связаны между собой не какими-то вымышленными невидимыми нитями, а "склеены" при помощи абсолютно определённых частиц - глюонов. Glue в переводе значит "клей", отсюда и название данных элементарных (т.е. уже неделимых на компоненты) частиц.

Здесь нельзя не добавить, что все простые частицы бывают 2 типов: бозоны, ответственные за перенос силы, и фермионы, основополагающие фактически материю. Традиционным примером первого типа частиц могут служить фотоны, переносящие силы электромагнитного излучения.

Глюоны можно рассматривать как более трудную разновидность фотонов. Последние, как мы уже заявили, отвечают за электромагнитные силы, а 1-ые играют подобную роль в сильном (ядерном) взаимодействии. Но принципиальная разница содержится в том, что на глюоны, в отличие от фотонов, срабатывают их собственные силы. Потому фотоны не связываются друг с другом в частицы, а глюоны в теории могут в них объединяться.

Уже в 1972 году нобелевский лауреат Мюррей Гелл-Манн (Murray Gell-Mann) и физик-теоретик Харальд Фрицш (Harald Fritzsch) представили, что глюоны могут связываться между собой, образуя так-называемый глюоний или же глюбол - частицу, состоящую из чистой силы. Иными словами, силы, объединяющие отдельные кварки, готовы сами по себе объединиться причем даже существовать в пространстве отдельно от собственных родительских частиц.

Скоро стало понятно, что неуловимые частички столь нестабильны, что найти их можно исключительно по следам распада. Но сделать это на практике оказывается довольно сложно, так как сценарий такого распада все еще не поддаётся конкретному расчёту.

В процессе долголетних поисков на ускорителях учёные пару раз рапортовали об обнаружении потенциальных претендентов на звание глюболов. Более всего на данную роль подошли 2 типа мезонов - частиц, состоящих из 1-го кварка и 1-го противоположного ему антикварка, слияние которых, скорее всего, и гарантирует большую ядерную силу, связывающую более солидные частички.

Непосредственно данные составные части учёные и засекали в ускорителях, считая их остатками распада частиц силы. Но многие скептики считали, что сигнал, приписываемый глюболам, мог с одинаковой долей вероятности принадлежать обычным конгломератам кварков и антикварков, в следствии этого ни 1 из прошлых дел не была признана убедительной.

Длительное время по ряду математических критериев фаворитом являлся мезон f0(1500). Правда, другой мезон f0(1710) имеет более высокую массу и лучше согласуется с моделями глюболов, разработанных на компьютерах. Но физиков настораживал тот прецедент, что при его распаде образовывается очень немало тяжёлых элементарных частиц, известных как странные кварки. Сообразно базисной доктрине глюонные взаимодействия не делают отличий между тяжёлыми и лёгкими кварками. Из этого можно сделать вывод, что при распаде физики обязались наблюдать различные частицы.

И тут теперь мы, в конце концов, добрались до нового исследования в данной области. В собственной работе доктор Антон Ребхан (Anton Rebhan) и аспирант Фредерик Брюннер (Frederic Brünner) из Венского технического института извещают, что их расчёты подтверждают преимущественное образование странных кварков при распаде глюболов.

Несмотря на то, что это поведение не соответствует имеющимся представлениям о кварках, полученная физиками картина распада полностью подходила экспериментальным данным о распаде мезона f0(1710). Учёные кроме того продемонстрировали, что могут существовать и прочие варианты распада глюболов на 2 и более частиц.

Данная работа могла бы стать ещё одной в череде иных теоретических исследований. Но доводы физиков будут очень скоро проверены на практике. На протяжении ближайших месяцев 2 эксперимента на Большом адронном коллайдере (LHC) и 1 на главном детекторе Пекинского электрон-позитронного коллайдера (BEPC) помогут смонтировать недостающие данные и, вероятно, разрешат официально объявить об обнаружении ещё одной неуловимой элементарной частицы.

"Данные итоги будут иметь главное значение для нашей теории, - объясняет Ребхан. - Мы предсказали скорости распада, которые отличаются от прогнозов иных, более обычных моделей. Ежели измерения утвердят расчёты, это будет примечательный фуррор нашего подхода".

Доскональные выводы учёных были опубликованы в журнале Physical Review Letters.