Результаты изучения данных, собранных к настоящему моменту детектором ATLAS Большого адронного коллайдера (БАК), не подтверждают существование возбуждённых кварков.

В расширениях Стандартной модели предсказывается существование различных экзотических тяжёлых частиц, рождение и распад которых можно было бы зарегистрировать в ходе столкновений протонов на БАКе. К ним относятся и гипотетические возбуждённые состояния кварков q*. Сейчас кварки считаются бесструктурными частицами, но появление q* стало бы свидетельством того, что они состоят из каких-то ещё «более фундаментальных» блоков (преонов).

Коллаборация ATLAS выбрала именно q* в качестве объекта нового исследования, поскольку при малой набранной интегральной светимости коллайдера эти частицы имеют преимущество по теоретической вероятности появления. Другими словами, сейчас, когда БАК только начинает работу, а экспериментальных данных мало, наиболее интересную информацию физики могли получить о возбуждённых кварках, а не о каких-нибудь других гипотетических частицах.

Рис. 1. Компьютерная модель детектора ATLAS. В левой и нижней частях изображения можно заметить фигурки людей. (Иллюстрация The ATLAS Experiment at CERN).

Обработав результаты измерений, соответствующие интегральной светимости в 350 нб-1, никаких следов q* учёные не обнаружили. Извлечь некоторые полезные данные это, впрочем, не помешало: теперь диапазон НЕдопустимых масс q* расширен до 260–1 260 ГэВ.

В этом диапазоне теория предсказывает слишком большое количество распадов q*, — поясняет представитель коллаборации Георгиос Чудалакис (Georgios Choudalakis). — Практически наверняка — на уровне доверительной вероятности в 95% — мы зарегистрировали бы возбуждённые кварки с такой массой, если бы они существовали».

Ранее указанный диапазон определялся по данным «Теватрона», и верхняя его граница находилась у отметки в 870 ГэВ.

Рис. 2. Вид на детектор ATLAS (иллюстрация The ATLAS Experiment at CERN).

Результаты исследований опубликованы в статье журнала Physical Review Letters.

По материалам: