К ранее известным двух- и трехкварковым частицам могут присоединиться четырехкварковые. Основная часть материи состоит из кварков — обычно трех. Таковы протоны и нейтроны, формирующие ядра атомов. Некоторые другие частицы образованы парой кварков (точнее, парой кварк — антикварк). В истории науки уже были намеки на открытие других частиц, состоящих из более чем трех кварков, но подтвердить их существование не удавалось.
За удержание разных кварков вместе отвечает сильное взаимодействие. Частица, которая, переносит такое взаимодействие, "склеивает" кварки. Этот глюон ограничивается ядрами атомов. Восемь лет назад физики открыли частицу Y(4260), по-видимому, состоящую из двух кварков и одного "лишнего" глюона. Но с ее характеристиками до сих пор не все ясно, и поэтому группа ученых во главе с Чжицин Лю из коллаборации Belle решила провести новое исследование.
Сталкивая друг с другом электроны и их античастицы — позитроны, экспериментаторы смогли создать большое количество частиц Y(4260), живущих до своего распада на другие частицы не более 10–23 с. Существенно прояснить ситуацию с самой Y(4260) не удалось, но, как это часто бывает, начав искать ответ на один вопрос, физики ответили на другой. Причем на такой, который они даже не успели задать. На энергиях в 3,9 ГэВ они отыскали пик, соответствующий частице примерно вчетверо тяжелее протона.
"Вдохновившись находкой, мы решили изучать только распад Y(4260) и не разочаровались", — рассказывает Лю. Удалось образовать 460 новых частиц, пока условно названных Z(3900), из чего можно понять, что это не статистическая флуктуация, а вполне реальная частица. Согласно анализу группы Лю, она имеет электрический заряд и состоит как минимум из очарованного кварка и его же антикварка. С дальнейшим начинаются трудности: самое простое объяснение говорит, что, кроме того, там есть еще один верхний кварк и один нижний антикварк. Но тогда получается, что это частица из четырех кварков.
"Физики никогда не видели ничего подобного, а потому это восхитительно!" — восклицает профессор Эрик Свансон. Предыдущим работам удавалось разглядеть только следы таких частиц, а эксперимент Belle наконец-то позволил уверенно говорить об их открытии. Тем не менее, требуется еще раз все тщательно проверить, ведь речь может идти о какой-либо интерпретации — к примеру, паре двухкварковых частиц, взаимодействующих так сильно, что со стороны их почти невозможно отличить от истинно четырехкварковой. Если все окажется так, речь пойдет о давно гипотетически постулировавшейся "адронной молекуле". К этому варианту склоняется и Лю: "Адронная молекула — это мои личные предпочтения. Но истинная природа частицы может быть иной". В любом случае, на сей раз физики смогли найти нечто действительно крайне интересное, пишет журнал Physical Review Letters.
