Een nieuw deeltje vinden is altijd een leuke verrassing, maar het meten van de kenmerken ervan is een ander verhaal en net zo belangrijk. Minder dan een jaar na de aankondiging van de ontdekking van het deeltje met de pittige naam Ξ _cc ⁺⁺ (Xi _cc ⁺⁺ ), deze week maakte de LHCb-samenwerking de eerste meting van zijn leven bekend. De aankondiging werd gedaan tijdens de internationale workshop CHARM 2018 in Novosibirsk in Rusland:een charmant moment voor dit dubbel gecharmeerde deeltje.

de _cc ⁺⁺ deeltje bestaat uit twee charm-quarks en één up-quark, daarom is het een lid van de baryonfamilie (deeltjes samengesteld uit drie quarks). Het bestaan ​​van het deeltje werd voorspeld door het standaardmodel, de theorie die elementaire deeltjes beschrijft en de krachten die ze samenbinden. De observatie van LHCb kwam vorig jaar na een aantal jaren onderzoek. Zijn massa werd gemeten rond 3621 MeV, bijna vier keer die van het proton (de bekendste baryon), dankzij de twee charm-quarks.

de _cc ⁺⁺ deeltje is vluchtig:het vervalt snel tot lichtere deeltjes. In feite was het door zijn verval in een Λc+ baryon en drie lichtere mesonen, K-, π+ en π+, dat het is ontdekt. Vanaf dat moment, LHCb-fysici hebben een analyse uitgevoerd om de levensduur ervan met een hoge mate van precisie te bepalen. De verkregen waarde is 0,256 picoseconden (0,000000000000256 seconden), met een kleine mate van onzekerheid. Hoewel erg klein in het dagelijks leven, zo'n hoeveelheid tijd is relatief groot op het gebied van subatomaire deeltjes. De gemeten waarde ligt binnen het bereik dat theoretisch fysici op basis van het standaardmodel voorspeld hebben, namelijk tussen 0,20 en 1,05 picoseconde.

Om dit precieze resultaat te bereiken, LHCb-fysici vergeleken de meting van de levensduur van de Ξ _cc ⁺⁺ met die van een ander deeltje waarvan de levensduur bekend is. Ze baseerden hun metingen op dezelfde steekproef van gebeurtenissen die tot de ontdekking hebben geleid.

Het meten van de levensduur van een deeltje is een belangrijke stap bij het bepalen van zijn eigenschappen. Dankzij de overvloed aan zware quarks geproduceerd door de Large Hadron Collider (LHC) en de uitstekende precisie van de LHCb-detector, natuurkundigen gaan nu door met hun gedetailleerde metingen van de eigenschappen van dit charmante deeltje. Met dit soort metingen ze krijgen een beter begrip van de interacties die het gedrag bepalen van deeltjes die zware quarks bevatten.