|
Открыт новый тип взаимодействия среди кварков
|
|
|
Физикам, занятым в эксперименте Belle на B-мезонной фабрике в лабораториях Организации исследований в области ускорителей высоких энергий (High Energy Accelerator Research Organization) KEK в Цукубе (Япония), объединяющей представителей 11 стран, удалось обнаружить новый тип взаимодействия среди самых фундаментальных частиц - кварков. На Симпозиуме по лептон-фотонным взаимодействиям в области высоких энергий (Symposium on Lepton-Photon Interactions at High Energies), проходившем с 30 июня по 5 июля в Упсале (Швеция), ученые доложили, что ими получены первые свидетельства преобразования "красивого" кварка (beauty quark) в самый легкий из кварков, так называемый "нижний" кварк (down quark, тут можно уточнить, что его масса сопоставима с массой "верхнего" - up - кварка и составляет порядка 300 МэВ, впрочем, в свободном состоянии кварки, как известно не встречаются).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"Наблюдение этого очень редкого явления позволит нам узнать, протекает ли оно исключительно через так называемый "пингвиний" процесс (penguin process, преобразование в два шага, при котором "красивый" кварк на мгновение преобразуется в "истинный" кварк (самый тяжелый truth или, иначе говоря, top quark), который впоследствии превращается в "нижний"), как предсказывают в соответствии со Стандартной теорией, или же существует некий до сих пор неведомый путь", - пояснил Лео Пиилонен (Leo Piilonen), профессор физики из американского Технического колледжа Вирджинии (Virginia Tech), член группы исследователей коллаборации Belle.
|
|
|
|
|
|
Эксперимент Belle посвящен изучению свойств "красивого" (иначе говоря, "прекрасного" - beauty, b) кварка в Лаборатории KEK. Установка представляет собой ускоритель, в котором сталкиваются встречные пучки электронов и позитронов (так называемая B-фабрика), за счет чего рождаются пары B-мезонов и их соответствующих античастиц, которые в свою очередь распадаются на более легкие "обломки".
|
|
|
|
Кварки и антикварки наряду с лептонами принадлежат к числу самых фундаментальных (неделимых, а точнее говоря, бесструктурных с точки зрения современной физики) компонентов окружающей нас материи и имеют по шесть различных разновидностей или "ароматов": "верхний" (up), "нижний" (down), "странный" (strange), "очарованный" (или "чармированный", charm), "красивый" (beauty или bottom) и "истинный" (truth или top), - и обычно объединяются в пары или троицы, формируя другие частицы - мезоны и барионы, которые скрепляются за счет ядерных сил (или "цветных", иначе говоря, сильных взаимодействий, переносчиками которых являются другие частицы - глюоны). Так, мезоны содержат кварк и антикварк, в то время как барионы состоят из трех кварков или трех антикварков. Два "верхних" и один "нижний" кварк образуют протон, а странный кварк и антикварк в совокупности дают отрицательный каон (ка-мезон).
|
|
|
|
Основная задача B-фабрики состоит в том, чтобы производить как можно большее число представителей второго по тяжести (после t-кварка, открытого в 1997 году) "красивого" кварка (называемого также b-кварком, порядка 5000 МэВ), и за счет детального изучения его поведения выяснить, насколько близко к истине наше нынешнее понимание фундаментальных законов Вселенной. Предыдущие данные позволили открыть много новых состояний частиц, обнаружить нарушение симметрии частиц и античастиц при распадах b-кварка, и, наконец, экспериментальным образом подтвердить теорию Кобаяши-Маскава (Kobayashi-Maskawa theory), которая описывает свойства кварков и предсказывает нарушение симметрии.
|
|
|
В прошлом году мощность ускорителя KEKB, поставляющего частицы на нужды эксперимента Belle, вышла на новый уровень, достигнув самой высокой в мире интенсивности рождения пар B-мезонов и анти-B-мезонов: 390 миллионов пар - 1,5x1034 на см2 в сек (эти мезоны содержат b-кварк или его соответствующую античастицу). Belle - это целый комплекс из очень чувствительных радиационных детекторов, расположенных внутри большого сверхпроводящего электромагнита (проектирование и строительство этого устройства заняло почти десять лет). Группа Belle детально исследовала распады этих B-мезонов, что, в частности и позволило обнаружить новый тип взаимодействия, в ходе которого b-кварк превращается в один из самых легких кварков - d-кварк. Это явление было подтверждено после того, как удалось отыскать 35 событий, в которых B-мезон распадается на ро-мезон или же омега-мезон в сопровождении фотона, и 30 событий, в которых B-мезон распадается на два K-мезона (схемы распада можно увидеть здесь).
|
|
|
|
"Все это позволяет еще шире распахнуть окно в захватывающий мир новой физики элементарных частиц. Можно помечтать о новых физических моделях, которые включают так называемую суперсимметрию, предсказывают взаимопревращения b- и d-кварков, ведь наши наблюдения позволят обеспечить проверку истинности этих моделей, - говорит Пиилонен. - С другой стороны, если все же Стандартной модели и на этот раз удастся устоять, то наш эксперимент по крайней мере позволит уточнить значения пока еще очень грубо оцененных параметров в матрице Кобаяши-Маскава и приведет к лучшему пониманию Стандартной модели."
|
|
|
|
Источники:
|
|
Virginia Tech partners in discovery of quark interaction - Virginia Tech News
|
|
Observation of a new interaction in elementary particle physics - Belle Collaboration
|
|
|
|
|
|
Максим Борисов
|
|
|
|
http://grani.ru/Society/Science/m.91778.html 06.07.2005
|
