Сенсація в фізиці мікросвіту: як відкрили нові екзотичні частинки

Ці структури не вписуються у звичну квантову картину світу і відкривають нову сторінку в розумінні будови матерії.

Усередині прискорювача науковці спрямували потужний пучок електронів на тонке алмазне полотно. Це дозволило перетворити їх на струмінь високоенергетичних фотонів (частинок світла). Коли цей фотонний промінь зіштовхнули з протонами рідкого водню, прилади зафіксували появу невідомих науці структур.

Що цікаво — відкриття стало сюрпризом для самих фізиків. Вони шукали зовсім інший гіпотетичний об'єкт Y(2175), але замість нього натрапили на нові стани матерії. Для першої частинки, Y(2240), науковці вже отримали так званий «золотий стандарт» підтвердження (5 сигма), що відповідає чистоті та достовірності результату в 99,9994%.

У Лабораторії імені Томаса Джефферсона так прокоментували цей результат:

Ми не завжди знаходимо те, що очікуємо, коли заглядаємо всередину матерії. Шукаючи одного екзотичного кандидата, ми натрапили на докази існування двох абсолютно несподіваних структур. Це відкриття може дати нові підказки про природу екзотичних частинок і допомогти краще зрозуміти роль глюонів — носіїв сильної ядерної взаємодії — у формуванні матерії.

У чому унікальність знахідки та до чого тут «клей»?

У звичайному світі протони та нейтрони складаються з трьох кварків, а більшість відомих мезонів — з пари «кварк + антикварк».

Нововиявлені частинки влаштовані значно складніше. Крім кварків, ключову роль у них відіграють глюони (від англійського glue — клей). Це фундаментальні частинки, які зазвичай виступають пасивним «зв'язуючим матеріалом» і утримують атомні ядра разом за рахунок сильної ядерної взаємодії.

У відкритих частинках працюють збуджені глюонні поля. Фізики припускають, що глюони тут діють не просто як «клей», а самі беруть активну участь у формуванні нової, гібридної форми матерії.

Сьогодні вихованці та дослідники харківської фізичної школи працюють як усередині України, так і у складі міжнародних дослідницьких груп по всьому світу (зокрема в США та CERN), роблячи свій внесок у розгадку таємниць фундаментальної матерії.

Харківські теоретики та експериментатори з Національного наукового центру «ХФТІ» (та випускники Каразінського унівеситету) десятиліттями співпрацюють з Jefferson Lab, беручи участь у моделюванні фотоіндукованих реакцій, розрахунках поляризації фотонів та аналізі даних.

Отримання поляризованого пучка фотонів у Hall D (де стоїть GlueX) спирається на методики фотоядерних реакцій, у розробку яких Харківська школа ядерної фізики зробила фундаментальний внесок.

Тому світові фундаментальні дослідження в Лабораторії Джефферсона мають давній і міцний зв'язок із харківською школою ядерної фізики.

Харківські вчені беруть участь у наукових обговореннях, проєктуванні та аналізі даних, пов'язаних із фізикою високих енергій та експериментом GlueX.

Участь харківських фізиків у GlueX — це не просто формальний статус.

Вчені ННЦ ХФТІ, зокрема група Олександра Гламаздіна, роками працювали над методиками отримання поляризованих пучків фотонів, без яких фізично неможливо було б провести цей експеримент у Hall D. А аналіз даних GlueX став основою для нових українських дисертаційних досліджень та проєктів з модернізації вітчизняної прискорювальної бази

Авторитет харківських фахівців у цій галузі підтверджується й тим, що вони розробляють власний концептуальний проєкт багатофункціонального прискорювача для ХФТІ (MAC NSC KIPT), орієнтуючись на технологічні рішення та архітектуру американського CEBAF.

Теоретики вже аналізують велетенський масив експериментальних даних GlueX, щоб зрозуміти, чи здатна сучасна Стандартна модель фізики пояснити ці явища, чи науці доведеться переглядати базові теорії.

Дослідники порівнюють нинішній момент із науковим бумом середини XX століття, коли фізики один за одним відкривали нові елементи мікросвіту. Наука фактично вступає в нову епоху вивчення цілого «зоопарку» екзотичних станів матерії, які допоможуть розкрити таємниці того, як формувався Всесвіт у перші мікросекунди після Великого вибуху.

Фундаментальні відкриття в фізиці високих енергій не дають миттєвої побутової користі в день відкриття. Вони збагачують наше розуміння природи Всесвіту і водночас створюють фундамент для технологій майбутнього.

Щоб зафіксувати ці частинки, потрібні надекстремальні умові (алмазні мішені, надчутливі сцинтиляційні детектори, швидкодіюча електроніка). Технології, створені для фізики частинок, згодом переходять у:

• Медицину: променева терапія раку (протонна та іонна терапія), точніші сканери ПЕТ/КТ.
• Матеріалознавство: створення надміцних чи термостійких матеріалів.
• IT та аналіз даних: алгоритми для обробки величезних масивів даних (Big Data), розроблені для GlueX, знаходять застосування у цивільному секторі.

Читайте також:

Швеція: як місто гетьмана Орлика святкує наш День Незалежності

Неупереджена журналістика, експертний аналіз, обґрунтовані думки. Тільки перевірена інформація на нашому сайті та в наших соцмережах.