Очарованный мезон со спином 3 поможет лучше понять свойства сильного взаимодействия

Физики из Уорикского университета, Ковентри, Великобритания, сообщили об открытии двух новых частиц. Обе они относятся к семейству мезонов D_s, состоящих из очарованного и странного кварков.

Научная группа под руководством Тима Гершона (Tim Gershon) проанализировала массив данных, собранных ещё восемь лет назад в ходе эксперимента BaBar, который проводился на установке LHCb Большого адронного коллайдера. Результатом стало открытие двух мезонных резонансов — D∗
s1(2860)⁻ и D∗
s3(2860)⁻.

Резонансы — возбуждённые состояния адронов. Они распадаются в результате сильного взаимодействия, поэтому время их жизни очень мало, порядка 10⁻²² — 10⁻²⁴ с. В названиях обнаруженных частиц буква D обозначает принадлежность к очарованным мезонам, то есть таким, у которых самым тяжёлым является очарованный (charm) кварк (или антикварк), а D_s — это странные D-мезоны, у которых антикварк (или кварк) является странным (strange). Число 1 или 3 — удвоенный спин частицы, а число в скобках — масса в мегаэлектронвольтах.

Вторая частица представляет особый интерес. Это первое наблюдение тяжёлого резонанса со спином 3, а также первый случай, когда частица с таким спином наблюдалась в распаде B-мезонов (тяжёлые мезоны, содержащие прелестный (beauty, он же bottom) кварк). Этот резонанс имеет внутренние связи, схожие со связями протона. Благодаря этой схожести, учёные надеются на примере D_s-мезона лучше понять природу сильного взаимодействия.

Ещё одной интересной особенностью данной научной работы является использование методики составления диаграммы Далитца для анализа энергетического пика в данных распада и идентификации сразу двух частиц. Эта методика впервые применена для обработки данных, полученных на Большом адронном коллайдере.