Харківський слід у серці CERN: як фізики на Великому адронному колайдері зловили «привид»

Уявіть, що ви збираєте надскладний пазл Всесвіту, де теоретичні розрахунки вже понад шістдесят років детально описують форму останнього елемента, але в руках у вас її немає.

Саме в такому стані приємного очікування та колосального напруження перебували фізики-ядерники всього світу. І ось, нарешті, міжнародна колаборація LHCb, яка працює на Великому адронному колайдері в Європейській організації з ядерних досліджень (CERN), офіційно оголосила про те, що «привид» упіймано, а останній елемент загадкової родини знайдено.

Усе наше матеріальне життя — від ранкового горнятка кави до далеких зірок — складається з атомів, у центрі яких містяться протони та нейтрони.

Вони, своєю чергою, побудовані з ще дрібніших фундаментальних цеглинок — кварків.

Фізиці відомо шість типів кварків, серед яких для нас зараз найважливіші верхній, нижній, чарівний (його ще називають чарм-кварком) та дивний. Зазвичай вони об’єднуються в трійки, утворюючи частинки під назвою баріони. До речі, звичайний протон — це теж баріон.

Ще у сімдесятих роках минулого століття теоретики передбачили існування особливої, екзотичної родини — баріонів із подвійним чармом.

Це надважкі частинки, що містять одразу два масивні чарівні кварки та один легший.

Фізиків вони цікавлять не просто заради спортивного азарту. Величезна різниця в масі між кварками всередині такої «трійки» дозволяє зазирнути вглиб сильної взаємодії — фундаментальної сили, що буквально склеює матерію докупи і не дає нашому світу розпатися на порох.

Проте тогочасні технології не давали змоги зафіксувати ці частинки. Вони народжуються лише за неймовірних енергій під час зіткнення протонів і живуть мізерну частку секунди.

Шлях до закриття цього наукового гештальту тривав десятиліттями і завершився потужною серією експериментів на детекторі LHCb.

Спершу, у 2017 році, вчені зафіксували першого представника цього сімейства. На початку 2026 року було відкрито другого «брата». І ось тепер, у червні 2026 року, науковці офіційно підтвердили виявлення третього, фінального члена родини — частинки Омега-цц-плюс.

Вчені записують її назву за допомогою грецької літери омега із індексами, але для простоти ми будемо називати її саме так, як вона звучить — Омега.

Ця екзотична частинка складається з двох чарівних кварків та одного дивного. Щоб вирахувати її, вчені проаналізували гігантські масиви даних, зібраних під час високоенергетичних зіткнень протонів.

Нова Омега народжується в самому епіцентрі мікровибуху, встигає пролетіти лише частку міліметра в детекторі й розпадається на стабільніші елементи.

Проте завдяки нещодавній масштабній модернізації обладнання, фізики змогли наздогнати цей «привид», відстежити траєкторії розпаду та вирахувати його масу.

Вона виявилася приблизно в чотири рази важчою за звичайний протон. Як зазначила доктор Паула Коллінз із CERN, це момент прекрасного історичного значення. Зі складних частинок, відкритих на колайдері за весь час, ці три баріони є унікальними, адже повністю підтверджують правильність фундаментальних теорій.

Цей тріумф світової науки — не просто абстрактна подія десь на кордоні Швейцарії та Франції. До нього безпосередньо причетна Україна і, зокрема, потужна харківська наукова школа. Наші фізики є повноправними, активними та авторитетними учасниками міжнародної колаборації LHCb від самого її заснування.

Вагомий інтелектуальний та технічний внесок у роботу проєкту та забезпечення експериментів на Великому адронному колайдері роблять провідні вітчизняні інституції.

Серед них виділяється Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» — легендарна установа, фахівці якої беруть безпосередню участь у розробці, моделюванні та модернізації високоточних детекторних систем колайдера.

Не менш важлива роль належить НТК "Інститут монокристалів" НАН України, що також розташований у Харкові. Саме тут створювалися унікальні сцинтиляційні матеріали. Ці надчутливі пластики та кристали є «очима» детектора колайдера. Коли крізь них пролітають народжені експериментом частинки, вони викликають мікроспалахи світла, які й фіксує комп'ютерна система.

Поруч із ними працює Харківський національний університет імені Каразіна, чиї наукові групи, талановиті аспіранти та випускники залучені до аналізу колосальних обсягів даних.

Вони допомагають відокремлювати корисні сигнали від фонового «шуму». Важливий внесок у загальний успіх роблять і київські колеги — Інститут ядерних досліджень НАН України та Київський національний університет імені Тараса Шевченка, які пліч-о-пліч із харків’янами забезпечують радіаційний моніторинг та розробку трекових детекційних систем.

Відкриття нової важкої частинки доводить, що попри надскладні часи та виклики, харківські та українські науковці залишаються на передовій світового технологічного прогресу. Наші вчені разом із колегами з усього світу продовжують переписувати підручники з фізики елементарних частинок. Фундаментальний пазл теорії складено, але попереду — нові, ще більш захопливі таємниці мікросвіту.

Читайте також:

Таємниця скіфської шапочки. Унікальна знахідка харківських археологів

"Громада" — незалежне медіа про події та процеси, які формують сьогоднішню реальність. Ми публікуємо перевірені новини, репортажі та аналіз без шуму та маніпуляцій — щоб допомагати читачеві розбиратися у складному.