Het LHCb-experiment bij CERN is een broeinest van nieuwe en uitstekende natuurkundige resultaten. Alleen in de afgelopen maanden, de samenwerking heeft de meting aangekondigd van een zeer zeldzaam deeltjesverval en het bewijs van een nieuwe manifestatie van materie-antimaterie-asymmetrie, om maar twee voorbeelden te noemen.

In een vandaag gepubliceerde krant de LHCb-samenwerking kondigde de ontdekking aan van een nieuw systeem van vijf deeltjes, allemaal in een enkele analyse. Het uitzonderlijke van deze ontdekking is dat het observeren van vijf nieuwe staten tegelijk een vrij unieke gebeurtenis is.

De deeltjes bleken aangeslagen toestanden te zijn - een deeltjestoestand die een hogere energie heeft dan de absolute minimumconfiguratie (of grondtoestand) - van een deeltje genaamd "Omega-c-zero", Ω _C ⁰ . Deze _C ⁰ is een baryon, een deeltje met drie quarks, met twee "vreemde" en één "charme" quark. Ωc0 vervalt via de sterke kracht in een ander baryon, genaamd "Xi-c-plus", c ⁺ (met een "charme", een "vreemde" en een "up" quark) en een kaon K ^-. Dan is de Ξc ⁺ deeltje vervalt op zijn beurt in een proton p, een kaon K- en een pion π ⁺ .

Uit de analyse van de banen en de energie die in de detector is achtergelaten door alle deeltjes in deze uiteindelijke configuratie, de LHCb-samenwerking zou de eerste gebeurtenis kunnen traceren - het verval van de Ω _C ⁰ - en zijn opgewonden toestanden. Deze deeltjestoestanden worden genoemd, volgens de standaardconventie, Ω _C (3000)0, c(3050) ⁰ , Ω _C (3066) ⁰ , c(3090) ⁰ en Ωc(3119) ⁰ . De getallen geven hun massa aan in megaelektronvolt (MeV), zoals gemeten door LHCb.

Deze ontdekking werd mogelijk gemaakt dankzij de gespecialiseerde mogelijkheden van de LHCb-detector in de nauwkeurige herkenning van verschillende soorten deeltjes en ook dankzij de grote dataset die is verzameld tijdens de eerste en tweede runs van de Large Hadron Collider. Met deze twee ingrediënten konden de vijf aangeslagen toestanden worden geïdentificeerd met een overweldigend niveau van statistische significantie - wat betekent dat de ontdekking niet zomaar een statistische toevalstreffer kan zijn.

De volgende stap is de bepaling van de kwantumgetallen van deze nieuwe deeltjes – karakteristieke getallen die worden gebruikt om de eigenschappen van een specifiek deeltje te identificeren – en de bepaling van hun theoretische betekenis. Deze ontdekking zal bijdragen aan het begrijpen hoe de drie samenstellende quarks zijn gebonden in een baryon en ook aan het onderzoeken van de correlatie tussen quarks, die een sleutelrol speelt bij het beschrijven van multi-quarktoestanden, zoals tetraquarks en pentaquarks.