Таинственная и непонятная. Томский ученый о том, зачем нам нужна Х-частица

На днях в Массачусетском технологическом институте в ходе эксперимента на Большом Адронном коллайдере зафиксировали неизвестную Х-частицу. Почему это важно для фундаментальной науки и насколько частица на самом деле неизвестна? Выносим самое главное из объяснения профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политеха Александра Фикса.

Большинство исследований, проводимых на Большом Адронном коллайдере, направлены на понимание того, как появилась Вселенная. Сегодня основная теория ее возникновения – сценарий Большого взрыва. Считается, что он произошел около 14 миллиардов лет назад. В результате возникли пространство, время и материя.

В первые доли секунды после рождения все взаимодействия – электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное – были одним фундаментальным. Вселенная имела колоссальную плотность, в ней было частиц и античастиц. Это был период квантового хаоса.

Постепенное охлаждение спровоцировало появление первых элементарных частиц – кварков и глюонов, а Вселенная стала жидкостью из этих частиц, называемой кварк-глюонной плазмой. Температура уменьшалась, кварки и глюоны объединились в нуклоны, а те, в свою очередь, в ядра. Так возникли частицы и взаимодействия, из которых складывается наш Мир.

Х-частица, открытая американскими учеными, могла образовываться в кварк-глюонной плазме в результате столкновения кварков и глюонов. Ее обнаружение и исследование – возможность посмотреть на Вселенную на самом раннем этапе ее жизни. Эксперимент ученых – симуляция, которая позволит понять, какие процессы могли происходить в первые мгновения с начала Большого Взрыва. В процессе него впервые удалось создать условия, когда Х-частица захватывается в кварк-глюонной плазме и открыть возможности для ее исследования с высочайшей точностью.

Х-частицы живут недолго – поэтому «поймать» их невозможно. Чтобы увидеть их, необходимо поймать продукты их распада. Для этого был разработан метод машинного обучения, позволивший компьютеру из бесчисленного множества данных выбрать необходимые и идентифицировать 100 событий.

Природа частицы, несмотря на ее открытие, по-прежнему не разгадана. Одни говорят, что это так называемый тетракварк – экзотический объект, состоящий из четырех кварков. Другие утверждают, что Х-частица – это двухмезонная молекула. Для того, чтобы это понять, потребуется гораздо больший объем данных.

Публикуется по материалам пресс-службы ТПУ.