Jeden z detektorów Wielkiego Zderzacza Hadronów odkrył nową cząstkę składającą się z czterech zaklętych kwarków. Fizycy uważają, że jest to pierwszy przedstawiciel nieopisanej klasy cząstek.
(Na dole po prawej) dwuwymiarowy rozkład di-J / ψ kandydatów i jego rzuty na (dolny lewy) M (1) μμ i (górny) M (2) μμ. Występują cztery składowe, ponieważ każda projekcja składa się z kandydatów na sygnał i tło J / ψJ / ψ. Etykiety J / ψ1, 2 i bkg1,2 reprezentują odpowiednio udział sygnału i tła w rozkładzie M (1), (2) μμ.
Współpraca LHCb (eksperyment piękności z Wielkim Zderzaczem Hadronów) pozwoliła odkryć nowy typ czterokwarków, którego nigdy wcześniej nie widziano. Odkrycie zostało zaprezentowane na niedawnym seminarium w CERN i zostało również opisane w artykule na stronie arXiv preprint. To odkrycie pomoże naukowcom zrozumieć kwarki - podstawowe cząstki Modelu Standardowego Wszechświata.
Zwykle łączą się w grupy po dwie (kwark - antykwark) lub trzy, tworząc protony i neutrony. Większe cząstki są uważane za egzotyczne, ale naukowcy od dawna zakładają, że mogą składać się z czterech lub pięciu kwarków (tak zwanych tetrakwarków i pentakwarków). W ostatnich latach eksperymenty w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) potwierdziły istnienie takich hadronów. Są idealne do badania silnej siły jądrowej, jednej z czterech podstawowych sił we wszechświecie, która wiąże ze sobą protony, neutrony i jądra atomowe.
„Cząstka, którą właśnie odkryliśmy, jest pierwszą, która składa się z ciężkich kwarków tego samego typu: dwóch zaklętych kwarków i antykwarków” - mówi rzecznik LHCb Giovanni Passaleva. "Do tej pory w LHCb i innych eksperymentach rejestrowano tylko tetrakwarki z maksymalnie dwoma ciężkimi kwarkami, a żaden z nich nie miał więcej niż dwa kwarki tego samego typu."
Aby wyszukać nowe tetrakwarki T cccc, zespół LHCb obliczył ich możliwą masę i przeanalizował dane uzyskane z detektora w okresach pierwszego i drugiego uruchomienia LHC w latach 2009-2013 i 2015-2018. Odkryła dwa skoki energii w zakresie 6900 i 6400-6600 megaelektronowoltów. Próbując opisać uzyskane wyniki, naukowcy odkryli ponad pięć odchyleń standardowych w zakresie 6200-7400 megaelektronowoltów. To wystarczy, aby ogłosić odkrycie nowej cząstki. Ponadto takie skoki odpowiadają masie T cccc. „Ta cząstka jest wyjątkowa - egzotyczny hadron zawierający cztery kwarki zamiast dwóch lub trzech w zwykłych cząstkach materii, a pierwszy zawiera ciężkie kwarki” - mówią naukowcy.
Nie jest jeszcze jasne, czy nowa cząstka jest „prawdziwym czterokwarkiem”, czyli układem ściśle powiązanych czterech kwarków, czy też składa się z dwóch zwykłych par. W każdym razie nowa cząstka pomoże teoretykom w testowaniu modeli chromodynamiki kwantowej, która opisuje silne oddziaływanie cząstek. Autorzy zamierzają kontynuować badania podczas trzeciego uruchomienia LHCb, w marcu 2021 roku.