Νέο «βαρύ» σωματίδιο ανακαλύφθηκε στο CERN. The LHCb experiment is charmed to announce observation of a new particle with two heavy quarks

Το Xicc++ είναι το πρώτο βαρυόνιο που βρέθηκε να αποτελείται από δύο «χαριτωμένα» κουάρκ και ένα «άνω» κουάρκ.  The LHCb experiment at CERN’s Large Hadron Collider has reported the observation of Ξ_cc⁺⁺  (Xi_cc⁺⁺) a new particle containing two charm quarks and one up quark. Image © CERN

Η τελευταία ανακάλυψη στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN είναι ένα νέο σωματίδιο με την εξωτική ονομασία Xicc++. Η ανακάλυψη, λένε οι ερευνητές, θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση μιας από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης, την ισχυρή πυρηνική δύναμη, η οποία συγκρατεί τους πυρήνες των ατόμων.

Όπως ανακοινώθηκε στην ευρωπαϊκή Συνδιάσκεψη Φυσικής Υψηλών Ενεργειών στη Βενετία, το Xicc++ είναι ένα βαρυόνιο, ανήκει δηλαδή στην οικογένεια των σωματιδίων που απαρτίζουν το μεγαλύτερο μέρος της κοινής ύλης, μεταξύ των οποίων τα πρωτόνια και νετρόνια.

Τα βαρυόνια αποτελούνται από τρία κουάρκ, αλλά επειδή υπάρχουν έξι διαφορετικά είδη (ή «γεύσεις») κουάρκ, υπάρχουν και πολλοί πιθανοί συνδυασμοί για να δημιουργηθεί ένα βαρυόνιο. Μέχρι σήμερα όλα τα γνωστά βαρυόνια περιείχαν το πολύ ένα βαρύ κουάρκ.

Μάζα τετραπλάσια από το πρωτόνιο

Η μάζα του νέου σωματιδίου είναι περίπου 3621 MeV. The mass of the newly identified particle is about 3621 MeV, which is almost four times heavier than the most familiar baryon, the proton, a property that arises from its doubly charmed quark content. It is the first time that such a particle has been unambiguously detected.

Το νέο σωματίδιο είναι το πρώτο που βρέθηκε να αποτελείται από δύο βαριά «χαριτωμένα» κουάρκ (charm) και ένα «άνω» κουάρκ (up). Η ύπαρξή του είχε προβλεφθεί θεωρητικά, αλλά μόλις τώρα κατέστη εφικτό να επιβεβαιωθεί πειραματικά μέσω των συγκρούσεων στον επιταχυντή του CERN. Η μάζα του Xicc++ είναι περίπου 3621 MeV (μεγαηλεκτρονιοβόλτ), σχεδόν τετραπλάσια σε σχέση με το πιο κοινό βαρυόνιο, το πρωτόνιο.

«Η ανακάλυψη ενός βαρυονίου με δύο βαριά κουάρκ έχει μεγάλη σημασία, επειδή παρέχει ένα μοναδικό εργαλείο για να μελετήσουμε περαιτέρω την κβαντική χρωμοδυναμική, τη θεωρία που περιγράφει την ισχυρή αλληλεπίδραση, μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις» δήλωσε ο νέος εκπρόσωπος της ερευνητικής κοινοπραξίας LHCb, ο ιταλός φυσικός Τζιοβάνι Πασαλέβα.

«Αντίθετα με τα άλλα βαρυόνια, στα οποία τα τρία κουάρκ εκτελούν ένα πολύπλοκο χορό το ένα γύρω από τα άλλα, ένα διπλά βαρύ βαρυόνιο αναμένεται να συμπεριφέρεται όπως ένα πλανητικό σύστημα, με τα δύο βαριά κουάρκ να παίζουν το ρόλο των βαρέων άστρων που βρίσκονται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο, ενώ το ελαφρύτερο κουάρκ κινείται σε τροχιά γύρω από αυτό το διπλό σύστημα» πρόσθεσε ο πρώην εκπρόσωπος του LHCb Γκάι Γουίλκινσον, καθηγητής του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης.

Η ανακάλυψη του Χicc++ έγινε μέσω της διάσπασής του σε ένα βαρυόνιο Λc+ και σε τρία ελαφρύτερα μεσόνια Κ-, π+ και π+. Οι επιστήμονες θα μετρήσουν περαιτέρω στον μεγάλο επιταχυντή αδρονίων (LHC) τις ιδιότητες του Χicc++, τον τρόπο που παράγεται και διασπάται, καθώς και τη διάρκεια της ζωής του.

Οι ερευνητές έχουν υποβάλει για δημοσίευση τη μελέτη στο περιοδικό φυσικής Physical Review Letters.

Πηγές: The LHCb experiment is charmed to announce observation of a new particle with two heavy quarks - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=890497