Международная команда эксперимента BESIII, работающая на электрон-позитронном коллайдере BEPCII в Китае, представила результаты масштабного исследования барионов — частиц, состоящих из трех кварков. К этой группе относятся протоны, нейтроны и более тяжелые гипероны.
За последние годы детектору BESIII удалось собрать рекордный массив данных: около 10 миллиардов событий распада J/ψ и еще 3 миллиарда событий распада пси (3686). Такая высокая точность измерений в сочетании с низким уровнем фоновых помех позволила физикам детально изучить структуру барионов и их возбужденные состояния.
Решение загадки «пропавших резонансов»
Одной из главных проблем физики высоких энергий долгое время оставалась нехватка экспериментальных подтверждений для теоретических моделей. Теория сильного взаимодействия предсказывает значительно больше возбужденных состояний барионов, чем удавалось зафиксировать ранее. Этот феномен получил название «пропавших резонансов».
Данные эксперимента BESIII стали ключом к решению этой задачи. Ученые подтвердили существование целого ряда резонансов, включая возбужденные состояния нуклонов N(2300) и N(2570), а также обнаружили новые состояния гиперонов.
Методы анализа и новые открытия
Для выделения частиц из сложных цепочек распадов исследователи использовали метод парциального волнового анализа. Он позволил разделить вклад различных квантовых состояний и определить ключевые характеристики: массу, ширину распада, спин и четность.
Особое внимание привлекли омега-гипероны. Был подтвержден статус состояния омега(2012)-минус и впервые обнаружен резонанс омега(2109)-минус с массой около 2108 МэВ и шириной распада 18 МэВ. Эти параметры отлично вписываются в прогнозы решеточной квантовой хромодинамики, полученные с помощью суперкомпьютерных вычислений.
Кроме того, удалось уточнить параметры сигма(2330), впервые определив её спин и четность. В ряде каналов распада ученые зафиксировали признаки экзотических частиц, включая кандидата в пентакварки сигма(1380)-плюс, состоящего из пяти кварков.
В перспективе накопление данных и запуск новых «фабрик тау-очарованных частиц» помогут окончательно закрыть вопрос «пропавших резонансов». Эти открытия критически важны для проверки Стандартной модели и понимания природы сильного взаимодействия, удерживающего кварки внутри материи.
