Физики случайно открыли два новых состояния материи

Поиск экзотического состояния Y(2175) неожиданно привёл физиков к двум другим сигналам, которые не вписываются однозначно в обычную модель кварк-антикварковых пар. Один из них достиг статистической значимости 5 сигм, но природа обеих структур пока остается неизвестной.

О том, какие загадочные структуры обнаружили физики, пишет редакция Новини.LIVE со ссылкой на Interesting Engineering.

Учёные искали Y(2175), но обнаружили другие сигналы

Исследователи из коллаборации GlueX в Национальной ускорительной лаборатории Томаса Джефферсона пытались найти частицу Y(2175) с помощью нового способа её образования.

Y(2175) считается возможным состоянием странгония с массой около 2,16 ГэВ. Впервые о нём сообщили в 2006 году в эксперименте BaBar, а впоследствии его существование подтвердили наблюдения Beijing Spectrometer и Belle.

Однако все предыдущие результаты были получены при столкновениях электронов и позитронов. GlueX решил проверить, появится ли Y(2175) при взаимодействии фотонов с протонами.

Ожидаемого сигнала исследователи не увидели. Зато в данных проявились две другие структуры — Y(2240) с массой примерно 2,24 ГэВ и X(1830) с массой около 1,82 ГэВ.

Как физики получили новые структуры

Для эксперимента использовался ускоритель CEBAF, который направляет электроны на сверхтонкую алмазную пластину. В результате образуется высокоэнергетическая пучка фотонов с параллельными спинами.

Эти фотоны затем сталкивались с протонами в мишени из жидкого водорода. Во время столкновений возникало большое количество вторичных частиц, которые регистрировал спектрометр.

На основе полученных данных исследователи реконструировали короткоживущие состояния, которые могли возникать во время взаимодействий.

Каждую секунду мишень получала миллионы фотонов, а объем данных был настолько велик, что средний жесткий диск ноутбука можно было бы заполнить всего за несколько минут работы.

Сигнал Y(2240) достиг уровня 5 сигм

Для структуры Y(2240) статистическая значимость результата достигла 5 сигм, что соответствует примерно 99,9994% уверенности.

В физике частиц именно уровень 5 сигма обычно используется в качестве стандарта для подтверждения статистически надежного наблюдения.

Сигнал X(1830) оказался слабее и достиг 3 сигм, или примерно 99,7% уверенности. Поэтому для определения его природы понадобятся дополнительные данные.

Что могут представлять собой Y(2240) и X(1830)

Пока учёные не знают, что именно стоит за этими двумя структурами. Они могут быть связаны с необычными конфигурациями кварков и глюонов или состоять из уже известных составных частиц.

Одна из возможностей заключается в том, что в таких мезонах непосредственную роль играют возбужденные глюонные поля, то есть структура может быть сложнее обычной пары кварк-антикварк.

Новые результаты также позволили установить верхний предел частоты образования Y(2175) при фотонных столкновениях.

Следующей задачей станет определение того, какие именно экзотические конфигурации могли вызвать наблюдаемые сигналы. У исследователей GlueX также остаётся значительный объём данных, который ещё предстоит проанализировать.

Ранее Новини.LIVE сообщали, что исследователи смогли передать запутанные фотоны на расстояние 62 км через уже существующую оптоволоконную сеть, сохранив их квантовую связь. Значительная часть кабелей пролегала над землей и подвергалась воздействию температурных колебаний, ветра, вибраций и движения транспорта.

Также Новини.LIVE сообщали, что тандемные солнечные элементы могут превосходить традиционные панели по эффективности, однако их массовое производство сдерживалась зависимостью от редких материалов. Ученые предложили более доступную альтернативу, которая может облегчить масштабирование этой технологии.