Физики, работающие на детекторе LHCb в Большом адронном коллайдере (ЦЕРН), зарегистрировали новую элементарную частицу — барион Xi cc+. Этот объект является более тяжелым аналогом протона и содержит два очарованных кварка.
Протоны и нейтроны относятся к классу частиц, называемых барионами. Каждый из них состоит из трех фундаментальных частиц — кварков. Протон, например, содержит два верхних и один нижний кварк. Однако существуют и более тяжелые разновидности кварков, в том числе очарованные. Комбинации с их участием крайне нестабильны и существуют непродолжительное время, после чего распадаются.
В 2017 году в ходе эксперимента LHCb уже был обнаружен экзотический барион Xi cc++, состоявший из двух очарованных и одного верхнего кварка. Новая частица Xi cc+ является родственной: она также включает два очарованных кварка, но вместо верхнего содержит нижний кварк, что делает ее структуру аналогичной протонной.
Продолжительность жизни Xi cc+ оказалась в шесть раз меньше, чем у ранее найденного бариона, что затрудняло его обнаружение. Зарегистрировать частицу удалось только после модернизации детектора LHCb, направленной на повышение чувствительности измерений. Статистическая значимость открытия превышает семь сигма, что выше порога в пять сигма, принятого в физике для подтверждения открытия.
Обнаружение частицы также проясняет ситуацию с данными двадцатилетней давности. В 2002 году в эксперименте SELEX в лаборатории Ферми наблюдали частицу, похожую на Xi cc+, но с меньшей массой и достоверностью 4,7 сигма. Новые результаты указывают на то, что масса Xi cc+ близка к массе бариона Xi cc++, обнаруженного в 2017 году.
Современные теоретические модели пока не позволяют точно предсказывать свойства подобных тяжелых комбинаций кварков. Экспериментальные данные в этой области опережают теорию. Предполагается, что полученные измерения могут быть использованы для изучения сильного взаимодействия и влияния различных комбинаций кварков на массу частиц.
Читайте также: «Японская компания начала строительство демонстрационного термоядерного реактора».