Мезоны — частицы, состоящие из кварка и антикварка, — могут временно захватываться атомным ядром, образуя так называемые мезонные ядра. Особый интерес физиков представляет частица η′-мезон. По сравнению со своими родственницами она необычайно тяжела. По предположению ученых, когда она находится внутри ядерной материи, ее масса меняется. Наблюдение этого явления даст ценную информацию о том, как в нашей вселенной генерируются массы частиц.

Международная команда ученых провела эксперимент высокой точности в Центре исследования тяжелых ионов им. Гельмгольца в Германии, сообщает Scitech Daily. Пучок высокоэнергетических протонов был направлен на углеродную мишень, возбуждая ядра углерода и генерируя η′-мезоны, которые могли образовать связанные состояния с ядром. Исследователи измерили энергию возбуждения ядер углерода, анализируя дейтроны, испускаемые в реакции, с помощью высокоразрешающего инструмента — сепаратора фрагментов (FRS). Для отслеживания высокоэнергетических протонов и идентификации сигналов захвата η′-мезона использовался детектор WASA, построенный шведскими специалистами.

«При помощи нашей новой экспериментальной установки, объединяющей FRS и WASA, мы можем идентифицировать структуры в данных, которые соответствуют теоретическим сигнатурам η′-мезонных ядер, — объясн Рёхэй Сэкия, ведущий автор научной работы. — Наш анализ предполагает, что связанные состояния действительно сформировались». Спектр возбуждения ядра углерода указывает на возможное формирование η′-мезонных ядер, а масса η′-мезона внутри ядерной материи, по-видимому, уменьшается.

Новые экспериментальные данные приближают физиков к ответу на фундаментальные вопросы о том, как материя приобретает массу, а также о том, как меняется структура вакуума внутри атомных ядер. Будущие исследования будут направлены на повышение точности измерений и поиск дополнительных сигналов распада для подтверждения существования η′-мезонных ядер.

Недавно команда физиков ЦЕРН получила на Большом адронном коллайдере наиболее точное на сегодняшний день измерение массы W-бозона. Новый результат с высокой точностью соответствует предсказаниям Стандартной модели физики элементарных частиц и снимает противоречние, возникшее после аномалии 2022 года.