Коллаборация ATLAS на Большом адронном коллайдере впервые зарегистрировала новую возбужденную частицу — мезон Bc+*. Это редкая связка из очарованного кварка и боттом-антикварка, существующая крайне недолго, но способная рассказать физикам больше о сильном взаимодействии. Эта фундаментальная сила удерживает кварки внутри частиц. Материалы исследования доступны на портале препринтов arXiv.
Мезон Bc+ давно интересует ученых: это единственный известный тип, где встречаются два разных тяжелых кварка. Новая частица — его возбужденное состояние, аналог более «энергичной» версии той же сущности. Если в атомах электроны переходят между уровнями энергии, то здесь похожим образом ведут себя кварки внутри мезона.
Зафиксировать Bc*+ удалось в данных протон-протонных столкновений при энергии 13 ТэВ, собранных детектором ATLAS. Ученые реконструировали распад частицы по цепочке: сначала Bc*+ превращался в Bc+ и фотон, а затем фиксировались уже вторичные продукты распада. Именно этот промежуточный фотон стал решающей сигнатурой открытия.
Частица прожила мгновение, но поставила метку в теории
Статистическая значимость сигнала превысила 8 стандартных отклонений — в физике элементарных частиц это уверенное подтверждение научного открытия.
Измеренная масса новой частицы составила около 6339 МэВ, а разница с основным состоянием Bc+ — 64,5 МэВ. Эти значения практически совпали с расчетами квантовой хромодинамики — теории, описывающей сильное взаимодействие с генерацией фотонов. Для экспериментаторов это особенно важно: модель получила еще одно точное подтверждение в области тяжелых кварков.
По данным CERN, открытый мезон стало уже 82-й новой частицей, найденной на Большом адронном коллайдере с начала его работы.
Для справки
В 2014 году ATLAS уже наблюдал возбужденное состояние мезона Bc, но нынешний результат впервые касается именно векторного состояния Bc+*, предсказанного теорией.
Системы из тяжелых кварков считаются удобной лабораторией для проверки квантовой хромодинамики: они меньше подвержены случайным эффектам, чем легкие адроны.
Весной 2026 года ATLAS также сообщил о первых свидетельствах рождения бозонов Хиггса с очень высоким поперечным импульсом — это показывает, насколько быстро расширяется экспериментальная программа коллайдера.
Недавно физики объяснили простыми словами, зачем верхние кварки образуют пары.
