Что скрывалось за частицей J/psi и почему это изменило физику?

Полвека назад, в 1974 году, физика элементарных частиц столкнулась с переломным моментом, ознаменованным открытием необычной частицы, названной J/psi. Эта частица, чьё существование поставило в тупик ученых того времени, стала катализатором революционных изменений в понимании фундаментальных строительных блоков материи.
Что скрывалось за частицей J/psi и почему это изменило физику?
Изображение носит иллюстративный характер

В статье журнала Science News от 23 ноября 1974 года подчеркивалось, что физика частиц находилась в состоянии «брожения и замешательства». На этом фоне и была обнаружена новая частица, отличающаяся крайне необычными свойствами. Прежде всего, J/psi оказалась самой тяжелой из всех известных на тот момент частиц. При этом ее время жизни, составлявшее 10<sup>-18</sup> секунды, было аномально долгим для частицы такой массы. Это указывало на наличие какой-то неизвестной доселе внутренней структуры.

Изначально теоретики не понимали, как вписать J/psi в существующие модели. Однако вскоре стало ясно, что J/psi — это еще одна частица и ключ к пониманию совершенно новой физики. В конечном итоге, J/psi была объяснена как комбинация нового типа кварка – очарованного кварка – и его античастицы.

Это открытие, в результате которого произошла так называемая «ноябрьская революция», не только подтвердило существование очарованного кварка, но и укрепило идею о том, что кварки являются фундаментальными составляющими материи. Подтверждение кварковой модели стало краеугольным камнем Стандартной модели физики элементарных частиц – теории, описывающей известные фундаментальные силы и частицы.

Однако, даже после того, как J/psi нашла свое место в Стандартной модели, исследования этой частицы не прекратились. Ученые по-прежнему стремятся понять все аспекты ее поведения, поскольку многие вопросы, касающиеся ее свойств и механизмов образования, остаются нерешенными.

В частности, исследователи, работающие с детектором ATLAS на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН, недалеко от Женевы, активно изучают образование J/psi. Они исследуют, как J/psi образуются в результате столкновений протонов при высоких энергиях, а этот процесс является объектом интенсивных научных дебатов и исследований.

Процесс рождения J/psi в столкновениях протонов, которые происходят в БАК, – сложное взаимодействие. Исследователи пытаются понять, как рождаются пары кварк-антикварк, которые составляют J/psi, и каков механизм их связывания. Это понимание не только поможет лучше понять J/psi, но и может пролить свет на другие процессы в физике элементарных частиц.

Изучение J/psi не только помогает углубить наше понимание фундаментальных составляющих материи, но и способствует развитию новых технологий детектирования частиц, которые в свою очередь, могут быть использованы в других областях науки.

Пятьдесят лет спустя после своего открытия J/psi продолжает оставаться важным объектом исследований. Частица, которая когда-то вызвала замешательство и революцию в физике, продолжает удивлять ученых и оставаться в центре передовых научных исследований, как это упоминалось в публикации (SN: 4/8/21).


Новое на сайте