Фізики випадково відкрили два нові стани матерії

Пошук екзотичного стану Y(2175) несподівано привів фізиків до двох інших сигналів, які не вписуються однозначно у звичайну модель кварк-антикваркових пар. Один із них досяг статистичної значущості 5 сигма, але природа обох структур поки залишається невідомою.

Про те, які загадкові структури виявили фізики, пише редакція Новини.LIVE з посиланням на Interesting Engineering.

Вчені шукали Y(2175), але побачили інші сигнали

Дослідники з колаборації GlueX у Національній прискорювальній лабораторії Томаса Джефферсона намагалися знайти частинку Y(2175) за допомогою нового способу її утворення.

Y(2175) вважається можливим станом странгонію з масою близько 2,16 ГеВ. Вперше про нього повідомили у 2006 році в експерименті BaBar, а згодом його існування підтримали спостереження Beijing Spectrometer та Belle.

Однак усі попередні результати отримували під час зіткнень електронів і позитронів. GlueX вирішив перевірити, чи з'явиться Y(2175) під час взаємодії фотонів із протонами.

Очікуваного сигналу дослідники не побачили. Натомість у даних проявилися дві інші структури — Y(2240) з масою приблизно 2,24 ГеВ та X(1830) з масою близько 1,82 ГеВ.

Як фізики отримали нові структури

Для експерименту використовувався прискорювач CEBAF, який спрямовує електрони на надтонку алмазну пластину. У результаті утворюється високоенергетичний пучок фотонів із паралельними спінами.

Ці фотони потім зіштовхували з протонами у мішені з рідкого водню. Під час зіткнень виникала велика кількість вторинних частинок, які реєстрував спектрометр.

На основі отриманих даних дослідники реконструювали короткоживучі стани, які могли виникати під час взаємодій.

Щосекунди мішень отримувала мільйони фотонів, а обсяг даних був настільки великим, що середній жорсткий диск ноутбука можна було б заповнити лише за кілька хвилин роботи.

Сигнал Y(2240) досяг рівня 5 сигма

Для структури Y(2240) статистична значущість результату досягла 5 сигма, що відповідає приблизно 99,9994% впевненості.

У фізиці частинок саме рівень 5 сигма зазвичай використовується як стандарт для підтвердження статистично надійного спостереження.

Сигнал X(1830) виявився слабшим і досяг 3 сигма, або приблизно 99,7% впевненості. Тому для визначення його природи знадобляться додаткові дані.

Що можуть являти собою Y(2240) та X(1830)

Поки вчені не знають, що саме стоїть за двома структурами. Вони можуть бути пов'язані з незвичайними конфігураціями кварків і глюонів або складатися з уже відомих складених частинок.

Одна з можливостей полягає в тому, що в таких мезонах безпосередню роль відіграють збуджені глюонні поля, тобто структура може бути складнішою за звичайну пару кварк-антикварк.

Нові результати також дозволили встановити верхню межу того, як часто Y(2175) може утворюватися під час фотонних зіткнень.

Наступним завданням стане визначення того, які саме екзотичні конфігурації могли спричинити спостережувані сигнали. У дослідників GlueX також залишається значний обсяг даних, який ще належить проаналізувати.

Раніше Новини.LIVE писали, що дослідники змогли передати заплутані фотони на відстань 62 км через уже наявну оптоволоконну мережу, зберігши їхній квантовий зв'язок. Значна частина кабелів проходила над землею та зазнавала впливу температурних коливань, вітру, вібрацій і руху транспорту.

Також Новини.LIVE розповідали, що тандемні сонячні елементи можуть перевершувати традиційні панелі за ефективністю, однак їхнє масове виробництво стримувала залежність від рідкісних матеріалів. Науковці запропонували доступнішу альтернативу, яка може полегшити масштабування цієї технології.