Тяжёлые частицы, которые физики называют барионами, похожи на крошечные семьи из трёх кварков. Обычные барионы — это протоны и нейтроны, из которых состоит всё вокруг. Но есть и экзотические родственники: в них вместо лёгких кварков живут очарованные или прелестные кварки — тяжёлые и недолговечные. Такие частицы рождаются только в столкновениях на ускорителях и живут ничтожные доли секунды.

Чтобы узнать их массы, учёные не могут просто взвесить частицу на весах. Вместо этого они используют компьютерное моделирование на решётке — воображаемой сетке, которой разбивают пространство и время. На этой сетке рассчитывают, как ведут себя кварки и связывающие их глюоны. Главная трудность — правильно учесть движение тяжёлого прелестного кварка. Раньше его описывали приближённо, как будто он стоит на месте. В новой работе впервые применили полностью релятивистский подход: кварк движется со скоростью, близкой к скорости света, и это учтено точно.

Результаты расчётов совпали с экспериментальными данными для уже известных частиц и дали предсказания для ещё не открытых. Это как построить точную модель семьи по фотографиям нескольких её членов — и узнать рост и вес тех, кого ещё не видели. Такие расчёты помогают физикам готовить будущие эксперименты на Большом адронном коллайдере и других ускорителях.

Теперь, когда метод проверен, можно рассчитывать массы целых семейств тяжёлых частиц. Это важный шаг к пониманию того, как кварки собираются в материю — от самых лёгких до самых тяжёлых комбинаций.