LHCb observerer en usædvanlig stor gruppe partikler

LHCb -eksperimentet på CERN er et arnested for nye og fremragende fysikresultater. I løbet af de sidste par måneder, samarbejdet har annonceret måling af et meget sjældent partikelforfald og tegn på en ny manifestation af stof-antimateriel asymmetri, for blot at nævne to eksempler.

I et papir, der blev offentliggjort i dag, LHCb -samarbejdet annoncerede opdagelsen af ​​et nyt system med fem partikler alt sammen i en enkelt analyse. Undtageligheden ved denne opdagelse er, at det at observere fem nye tilstande på én gang er en ret unik begivenhed.

Partiklerne viste sig at være exciterede tilstande-en partikeltilstand, der har en højere energi end den absolutte minimumskonfiguration (eller jordtilstand)-af en partikel kaldet "Omega-c-zero", Ω _c ⁰ . Denne Ω _c ⁰ er en baryon, en partikel med tre kvarker, indeholdende to "mærkelige" og en "charme" kvark. Ωc0 henfalder via den stærke kraft til en anden baryon, kaldet "Xi-c-plus", Ξc ⁺ (indeholder en "charme", en "mærkelig" og en "op" kvark) og en kaon K ^-. Derefter er Ξc ⁺ partikel henfalder til gengæld til en proton p, en kaon K- og en pion π ⁺ .

Fra analysen af ​​banerne og den energi, der er tilbage i detektoren af ​​alle partiklerne i denne endelige konfiguration, LHCb -samarbejdet kunne spore den indledende hændelse tilbage - forfaldet af Ω _c ⁰ - og dens begejstrede tilstande. Disse partikelstater hedder, ifølge standardkonventionen, Ω _c (3000) 0, Ωc (3050) ⁰ , Ω _c (3066) ⁰ , Ωc (3090) ⁰ og Ωc (3119) ⁰ . Tallene angiver deres masse i megaelektronvolt (MeV), målt ved LHCb.

Denne opdagelse blev muliggjort takket være LHCb -detektorens specialiserede muligheder i den præcise genkendelse af forskellige typer partikler og også takket være det store datasæt, der blev akkumuleret under de første og andre kørsler af Large Hadron Collider. Disse to ingredienser gjorde det muligt at identificere de fem ophidsede tilstande med et overvældende niveau af statistisk signifikans - hvilket betyder, at opdagelsen ikke kun kan være et statistisk fluk af data.

Det næste trin vil være bestemmelsen af ​​kvantetallet for disse nye partikler - karakteristiske tal, der bruges til at identificere egenskaberne af en bestemt partikel - og bestemmelsen af ​​deres teoretiske betydning. Denne opdagelse vil bidrage til at forstå, hvordan de tre bestanddele af kvarker er bundet inde i en baryon og også til at undersøge sammenhængen mellem kvarker, som spiller en nøglerolle i beskrivelsen af ​​multi-quark-tilstande, såsom tetraquarks og pentaquarks.