Vandaag op de EPS-conferentie over High Energy Physics in Venetië, het LHCb-experiment bij de Large Hadron Collider van CERN heeft de waarneming van Ξ _cc ⁺⁺ (Xi _cc ⁺⁺ ) een nieuw deeltje dat twee charm-quarks en één up-quark bevat. Het bestaan ​​van dit deeltje uit de baryon-familie werd verwacht door de huidige theorieën, maar natuurkundigen zijn al jaren op zoek naar zulke baryonen met twee zware quarks. De massa van het nieuw geïdentificeerde deeltje is ongeveer 3621 MeV, die bijna vier keer zwaarder is dan de meest bekende baryon, het proton, een eigenschap die voortkomt uit zijn dubbel gecharmeerde quark-inhoud. Het is voor het eerst dat een dergelijk deeltje eenduidig ​​is gedetecteerd.

Bijna alle materie die we om ons heen zien, is gemaakt van baryonen, die gewone deeltjes zijn die zijn samengesteld uit drie quarks, de bekendste zijn protonen en neutronen. Maar er zijn zes soorten bestaande quarks, en theoretisch zouden veel verschillende mogelijke combinaties andere soorten baryonen kunnen vormen. De tot nu toe waargenomen baryonen zijn allemaal gemaakt van, hoogstens, een zware kwark.

"Het vinden van een baryon met een dubbele zware quark is van groot belang omdat het een uniek hulpmiddel zal zijn om de kwantumchromodynamica verder te onderzoeken, de theorie die de sterke interactie beschrijft, een van de vier fundamentele krachten, " zei Giovanni Passaleva, nieuwe woordvoerder van de LHCb-samenwerking. "Dergelijke deeltjes zullen ons dus helpen de voorspellende kracht van onze theorieën te verbeteren."

"In tegenstelling tot andere baryonen, waarin de drie quarks een uitgebreide dans om elkaar heen uitvoeren, een dubbel zware baryon zal naar verwachting werken als een planetair systeem, waar de twee zware quarks de rol spelen van zware sterren die om elkaar heen draaien, met de lichtere quark in een baan rond dit binaire systeem, " voegde Guy Wilkinson eraan toe, voormalig woordvoerder van de samenwerking.

Het meten van de eigenschappen van de Ξ _cc ⁺⁺ zal helpen om vast te stellen hoe een systeem van twee zware quarks en een lichte quark zich gedraagt. Belangrijke inzichten kunnen worden verkregen door productie- en vervalmechanismen nauwkeurig te meten, en de levensduur van dit nieuwe deeltje.

De waarneming van deze nieuwe baryon bleek een uitdaging te zijn en is mogelijk gemaakt dankzij de hoge productiesnelheid van zware quarks bij de LHC en de unieke mogelijkheden van het LHCb-experiment, die de vervalproducten met uitstekende efficiëntie kan identificeren. de _cc ⁺⁺ baryon werd geïdentificeerd via zijn verval in een Λ _C ⁺ baryon en drie lichtere mesonen K ^- , π ⁺ en ⁺ .

De waarneming van de Ξ _cc ⁺⁺ in LHCb de verwachtingen wekt om andere vertegenwoordigers van de familie van dubbelzware baryonen te detecteren. Ze zullen nu worden gezocht bij de LHC.

Dit resultaat is gebaseerd op 13 TeV-gegevens die zijn geregistreerd tijdens run 2 bij de Large Hadron Collider, en bevestigd met behulp van 8 TeV-gegevens van run 1. De samenwerking heeft een paper ingediend waarin deze bevindingen worden gerapporteerd aan het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .