В первые миллионные доли секунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой бурлящую плазму кварков и глюонов — элементарных частиц, которые на короткое время слились вместе в бесчисленных комбинациях, прежде чем остыть и стать более стабильными, чтобы создать нейтроны и протоны. Перед охлаждением кварки и глюоны случайным образом сталкивались, образуя частицы с неизвестной структурой. Они получили название «частицы X».
Физики из Лаборатории ядерных наук Массачусетского технологического института впервые обнаружили доказательства присутствия «X-частиц» в кварк-глюонной плазме, производимой в Большом адронном коллайдере (БАК) в Европейской организации ядерных исследований в Швейцарии (CERN).
Команда ученых благодаря машинному обучению (ИИ научили определять ключевые переменные, которые описывают форму картины распада «X-частицы») отсеяла более 13 млрд столкновений тяжелых ионов свинца, каждое из которых произвело десятки тыс. заряженных частиц. Из оставшихся высокоэнергетических частиц исследователи смогли выделить около 100 частиц типа «X», известного также как 3872, названного так в честь расчетной массы частицы. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Физики совсем недавно начали замечать признаки экзотических «тетракварков» — элементарных частиц, состоящих из редкой комбинации четырех кварков. Ученые подозревают, что «X» (3872) — это либо компактный тетракварк, либо совершенно новый тип частиц, состоящий не из атомов, а из двух слабо связанных мезонов — субатомных частиц, которые сами состоят из двух кварков.
«В ближайшие несколько лет мы хотим использовать кварк-глюонную плазму для исследования внутренней структуры «Х-частицы», что может изменить наше представление о том, какой материал должна производить Вселенная», — отметил Йен-Джи Ли, ведущий автор, адъюнкт-профессор физики Массачусетского технологического института.
«Частицы X» (3872) впервые обнаружены в 2003 году в ходе эксперимента Belle с использованием японского ускорителя части KEKB. Однако они распадались слишком быстро, чтобы ученые могли детально изучить структуру.
В ближайшие пару лет исследователи планируют собрать больше данных, чтобы выяснить структуру «частицы X». Если это окажется прочно связанный тетракварк, он должен распадаться медленнее, чем если бы это была слабосвязанная частица.
Ученым впервые удалось измерить продолжительность жизни бозона Хиггса — 210 йоктосекунд