Oamenii de știință au descoperit o nouă particulă. Aceasta ne schimbă înțelegerea asupra modului în care se formează materia

Acceleratorul de particule de la Cern (LHC) are ca obiectiv descoperirea de noi particule subatomice - și se descurcă foarte bine. Echipa de cercetători de aici a anunțat recent descoperirea unei noi particule, numită Ξcc⁺ sau Xi-cc-plus, care este de patru ori mai grea decât un proton. Noua particulă ar putea ajuta la conturarea unei imagini mai precise a modului în care se formează materia.

Lumea științifică știe de mult timp că atomii constituie elementele de bază ale materiei, dar CERN este interesat să privească dincolo de atom, în supa mezonică și barionică care dă naștere materiei prin legarea cuarcurilor între ele. Pentru a face acest lucru, cercetătorii de la organizație folosesc coliziuni masive pentru a arunca particule unele către altele la viteze apropiate de cea a luminii și utilizează detectoare extrem de sensibile pentru a da sens haosului rezultat. Niciun accelerator nu este mai potrivit pentru această sarcină decât LHC, care a descoperit celebrul boson Higgs în 2012.

În 2023, unul dintre detectoarele acceleratorului - detectorul LHCb (Large Hadron Collider beauty), conceput pentru a studia quarkul beauty (cunoscut și sub numele de bottom) - a beneficiat de o modernizare majoră. Și acum, la doar trei ani distanță, cercetătorii care lucrează cu LHCb au descoperit un nou tip de particulă, potrivit unui comunicat de presă al CERN. Rezultatele, care au avut o semnificație statistică de șapte sigma (cu mult peste pragul de descoperire de cinci sigma), au fost dezvăluite la începutul acestei săptămâni la conferința Rencontres de Moriond Electroweak din Franța.

Quarkurile au șase „tipuri": up, down, strange, charm, top (numit și truth) și bottom (numit și beauty). De obicei, acestea se combină în perechi sau trio-uri pentru a forma particule precum mezonii și barionii, care sunt cunoscuți colectiv sub numele de hadroni. Unii hadroni, precum protonii - care conțin doi quarci up și un quark down - sunt extrem de stabili. Cei mai mulți, însă, există doar pentru fracțiuni infime de secundă înainte de a se dezintegra în alte particule subatomice.

Prin ciocnirea protonilor, cercetătorii pot crea pentru scurt timp particulele de scurtă durată pe care doresc să le studieze - iar la detectorul LHCb, aceste ciocniri au dezvăluit un nou barion compus din doi quarci charm și un quark down. L-au numit Ξcc⁺, sau Xi-cc-plus, și l-au observat timp de 45 de femtosecunde - o femtosecundă fiind o milionime dintr-o miliardime de secundă.

„Aceasta este prima particulă nouă identificată după modernizările detectorului LHCb finalizate în 2023 și doar a doua oară când a fost observat un barion cu doi quarci grei", a declarat Vincenzo Vagnoni, purtător de cuvânt al LHCb, într-un comunicat de presă. „Rezultatul va ajuta teoreticienii să testeze modele de cromodinamică cuantică, teoria forței puternice care leagă quarcii nu numai în barioni și mezoni convenționali, ci și în hadroni mai exotici, precum tetraquarcii și pentaquarcii."

Cercetătorii au confirmat că această nouă particulă cântărește de patru ori mai mult decât un proton și este oarecum similară cu o altă particulă, descoperită în 2017, care conținea doi quarci charm și un quark up și este cunoscută sub numele de Xi-cc-plus-plus. În ciuda acestei similitudini, Xi-cc-plus are o durată de viață de șase ori mai scurtă, ceea ce înseamnă că a fost și mai dificil de detectat.

„Detectorul este o formă de «cameră» care captează imagini ale particulelor produse la LHC și face fotografii de 40 de milioane de ori pe secundă", a declarat într-un comunicat de presă Stefano De Capua, cercetător la Universitatea din Manchester care a condus producția modulului detectorului de siliciu. „Acesta utilizează un cip de siliciu proiectat special, care are și o variantă destinată aplicațiilor de imagistică medicală."