Физики из коллаборации GlueX в Национальной ускорительной лаборатории имени Томаса Джефферсона получили неожиданный результат во время поисков экзотической частицы Y(2175). Вместо нее эксперимент выявил две структуры с массами около 2,24 и 1,82 ГэВ, получившие обозначения Y(2240) и X(1830).
Y(2175) относится к так называемым состояниям XYZ — группе короткоживущих частиц, активно изучаемых с начала 2000-х годов. Некоторые из них сложно описать традиционной кварковой моделью, в которой мезоны состоят из кварка и антикварка. Поэтому физики рассматривают более экзотические варианты их внутреннего устройства.
Ранее Y(2175) наблюдали в экспериментах со столкновениями электронов и позитронов. GlueX решил проверить, удастся ли получить аналогичный сигнал другим способом — с помощью высокоэнергетических фотонов.
Для эксперимента электронный пучок ускорителя CEBAF направляли на тонкую алмазную пластину, создавая интенсивный поток фотонов. Затем фотоны сталкивались с протонами в мишени из жидкого водорода, а спектрометр регистрировал возникающие частицы и позволял реконструировать промежуточные состояния.
Ожидаемого сигнала Y(2175) исследователи не обнаружили. Зато данные указали на существование Y(2240) со статистической значимостью 5σ — уровня, который в физике элементарных частиц традиционно считается достаточным для заявления о наблюдении. Для X(1830) значимость составила около 3σ, поэтому этот сигнал пока требует дополнительного подтверждения.
Что именно представляют собой обнаруженные структуры, ученые пока не знают. Среди возможных объяснений рассматриваются необычные комбинации кварков и глюонов, а также состояния, в которых глюонное поле играет более заметную роль, чем в обычных мезонах.
Теперь результаты GlueX предстоит сопоставить с теоретическими моделями экзотической материи и дополнительными экспериментальными данными. Исследователи также продолжат анализ уже собранной информации, которая может помочь определить внутреннюю структуру Y(2240) и проверить существование X(1830).
