Группа ученых сумела собрать принципиально новую информацию об экзотических Upsilon-мезонах, что позволит изучить природу данной группы тяжелых адронов. Эксперименты проводились 11 лет, в работе участвовало более 400 ученых, в том числе и сотрудники Международной лаборатории физики элементарных частиц ВШЭ. Результаты работы опубликованы в журнале Journal of High Energy Physics.
Макс Ледерман, Мелвин Шварц и Джек Стейнбергер получили Нобелевскую премию в 1988 году за открытие первого Upsilon-мезона, включающего в себя b- и анти-b-кварки. Спустя 20 лет выяснилось, что для Upsilon-мезонов с высокой энергией характерны аномальные свойства, которые до сих пор являются предметом изучения физиков по всему миру. Сегодня известны три сильно возбужденных состояния изучаемых частиц: легкие кварки, антикварки и валентные глюоны, у всех имеются дополнительные степени свободы. Эти многочастичные связанные состояния и были названы экзотическими адронами. Впервые экспериментальные данные о структуре сильно возбужденных Upsilon-мезонов появились в 2010 году.
С 1999 года в Японии на электрон-позитронном коллайдере был запущен детектор Belle, который прекратил свою работу только в 2010 году. Данные, собранные благодаря работе Belle, изучались физиками. Пристальное внимание получили свойства B+ и B0-мезонов, в состав которых входит тяжелый анти-b-кварк и легкий u- или d-кварк. Также были изучены редкие распады этих частиц и отличия свойств частиц и античастиц. Данная информация может пролить свет на механизм возникновения асимметрии вещества и антивещества во Вселенной.
Эксперименты состояли из нескольких «слоев» разных детекторов, в которых происходила регистрация определенных частиц. Затем их изучали. Так ученые пытались получить информацию о том, какие реакции происходят после столкновения электронов и позитронов, в результате которого рождается множество частиц. Для определения точки взаимодействия был использован кремниевый детектор, для отслеживания заряженных частиц подключили дрейфовый детектор, а для регистрации фотонов — счетчик на основе кристаллов иодида цезия.
В результате ученые обнаружили новый тяжелый мезон Upsilon(10750) в форме сечения рождения слабо возбужденных Upsilon-мезонов совместно с парой pi+pi- мезонов. Также впервые были измерены сечения e+e- -> B-анти-B, B-анти-B* и B*-анти-B*, которые вносят основной вклад в эффективное сечение.
«Полученные данные содержат ряд неожиданностей. Сечения e+e- -> B-анти-B, B-анти-B* и B*-анти-B* имеют сложную зависимость от энергии, что может предоставить важную информацию о волновых функциях Upsilon-мезонов. Можно ожидать, что в будущем совместный анализ данных об энергетической зависимости сечений позволит выяснить вопрос структуры сильно возбужденных Upsilon-мезонов», — объяснил Роман Мизюк, ведущий научный сотрудник Международной лаборатории физики элементарных частиц ВШЭ и один из исследователей.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
