Коллаборация LHCb, которая проводит эксперименты на Большом адронном коллайдере, сообщила о регистрации двух новых возбуждённых состояний прелестного лямбда-бариона Λb0.

Существование этих возбуждённых состояний было давно предсказано кварковой моделью, которая используется для классификации адронов — элементарных частиц, участвующих в сильных ядерных взаимодействиях. Согласно ей, адроны подразделяются на мезоны (к примеру, пионы и каоны), состоящие из кварк-антикварковых пар, и барионы (протоны, нейтроны), образованные тремя кварками. Нейтрон, скажем, считается связанным состоянием одного верхнего и пары нижних кварков. Если один из последних заменить более тяжёлым странным кварком, мы получим нейтральную лямбда-частицу Λ0, а замена нижнего кварка на очарованный или прелестный даст положительную очарованную Λc+ и уже упоминавшуюся нейтральную прелестную лямбда-частицы.

Поскольку теоретическое описание искомых состояний Λb0 физики составили заранее, разработать методику их обнаружения было несложно. Сначала отбирались возможные случаи наблюдения частиц Λc+, распадающихся на протон, отрицательно заряженный каон и положительный пион. Затем экспериментаторы выделяли события, отвечающие гипотезе о распаде Λb0 на Λc+, отмеченные на предыдущем шаге, и отрицательные пионы. В отдельных случаях нейтральные прелестные лямбда-барионы появлялись вместе с парами пионов π+π–, что и считалось признаком распада возбуждённых состояний Λb0.

Два новых состояния прелестного нейтрального лямбда-бариона (иллюстрация LHCb Collaboration).

Рассмотрев данные по ~6•1013 протон-протонным столкновениям на коллайдере, собранные в 2011 году, участники LHCb выделили около 16 случаев распада одного возбуждённого состояния — Λ*b0(5912) — и примерно 50 распадов второго состояния Λ*b0(5920). (Числа, указанные в скобках, соответствуют массам, выраженным в мегаэлектронвольтах.)

Сомневаться в том, что детектор LHCb действительно зарегистрировал распады Λ*b0(5912) и Λ*b0(5920), не приходится: значимость сигналов составила 4,9 и 10,1 стандартного отклонения.

Остаётся напомнить, что предыдущее сообщение об открытии на Большом адронном коллайдере нового состояния бариона, содержащего прелестный кварк, пришло меньше месяца назад. Тогда речь шла о прелестной кси-частице и состоянии с массой в ~5 945 МэВ.