Две группы ученых из Японии и Китая, проводя независимые исследования на ускорителях частиц в рамках экспериментов Belle и BESIII, занимались поисками различных экзотических видов материи и ее состояний. Но результатом их работы совершенно неожиданно стало обнаружение элементарной частицы абсолютно нового типа. Эта частица, Zc(3900), состоящая из четырех кварков различных типов (ароматов), является настолько экзотичной и редкой, что ученые-физики и не предполагали ранее даже о возможности существования подобных частиц.

Областью интересов проведения экспериментов на японском ускорителе Belle и на китайском ускорителе BESIII являлись поиски и изучение свойств другой квантовой частицы, Y(4260), которая впервые была обнаружена в 2005 году. Квантовая частица Y(4260) имеет весьма экзотический состав, в который входит "очарованный" кварк и "странный" кварк. Но не кварки определяют "экзотичность" этой частицы. Все дело в том, что в состав частицы Y(4260) входит дополнительный глюон, бозон, который обеспечивает сильные ядерные взаимодействия, связывающие ядра атомов в единое целое. Любой адрон, частица, которая входит в состав ядер атомов, должна содержать, по крайней мере, один глюон. Частицу Y(4260) выделяет из общего ряда наличие второго, дополнительного глюона и это обуславливает повышенный интерес к ней со стороны ученых.

Проводя столкновения частиц-адронов на ускорителях Belle и BESIII, в результате которых рождались частицы Y(4260), ученые заметили необычный всплеск в данных на уровне энергии-массы 3.9 ГэВ (гигаэлектронвольт). Такая энергия соответствует приблизительно четырем массам протона и указывает на факт существования новой огромной экзотической частицы, состоящей минимум из четырех кварков.



Ученым-физикам известно, что сигнал на уровне 3.9 ГэВ может появиться в результате некоторых других весьма необычных квантовых эффектов, к примеру, двумя разными частицами, состоящими из двух кварков каждая, которые сцепились друг с другом на короткий промежуток времени с помощью неизвестных на сегодняшний день науке механизмов. Но статистика из 460 случаев регистрации сигналов на уровне 3.9 ГэВ позволяет с изрядной долей уверенности предполагать то, что был обнаружен совершенно новый тип частицы, частица Zc(3900).

Как уже упоминалось выше, частица Zc(3900) состоит из четырех кварков. Обычно частицы состоят из двух или трех кварков. Протоны и нейтроны - это достаточно обыденные примеры хорошо известных частиц, адронов, состоящих из трех кварков, а пионы и каоны - это более редкие виды адронов, мезоны, состоящие из двух кварков. Частица Zc(3900), предположительно, состоит из "очарованного" кварка, "странного", "верхнего" и "нижнего" кварков. Соединившись в единое целое, эти кварки сформировали гигантский адрон, мезон из четырех кварков, который ранее считался чем-то вроде гипотетической формы материи.

Без сомнения, ученые, работающие на других ускорителях, проведут свои собственные эксперименты, получая и изучая свойства частицы Zc(3900), которая вполне может стать "звездой" ядерной физики наряду с именитым бозоном Хиггса. Открытие частицы Zc(3900), которая на короткое время появлялась в реальном мире, стало еще одним доказательством того, как много тайн и загадок содержит Вселенная, к пониманию устройства которой мы только начинаем приближаться.