En av detektorene til Large Hadron Collider har oppdaget en ny partikkel, bestående av fire sjarmerte kvarker. Fysikere mener at dette er den første representanten for en ubeskrevet klasse av partikler.
Den (nedre høyre) todimensjonale fordelingen av di-J / ψ-kandidatene og dens anslag på (nederst til venstre) M (1) μμ og (øvre) M (2) μμ. Fire komponenter er til stede fordi hver projeksjon består av signal og bakgrunn J / ψJ / ψ kandidater. Merkelappene J /,1, 2 og bkg1,2 representerer henholdsvis signalets og bakgrunns bidrag til fordelingen M (1), (2) μμ.
Samarbeidet LHCb (skjønnhetseksperimentet Large Hadron Collider) har funnet en ny type firkvarkpartikkel som aldri har blitt sett før. Funnet ble presentert på et nylig seminar på CERN, og er også beskrevet i en artikkel på arXiv preprint-nettstedet. Denne oppdagelsen vil hjelpe forskere til å forstå kvarker - de grunnleggende partiklene i Standard Model of the Universe.
De kommer vanligvis sammen i grupper på to (kvark - antikvark) eller tre for å danne protoner og nøytroner. Større partikler anses som eksotiske, men forskere har lenge antatt at de kan være sammensatt av fire eller fem kvarker (de såkalte tetraquarks og pentaquarks). De siste årene har eksperimenter på Large Hadron Collider (LHC) bekreftet eksistensen av slike hadrons. De er ideelle for å studere den sterke atomkraften, en av de fire grunnleggende kreftene i universet som binder protoner, nøytroner og atomkjerner sammen.
"Partikkelen vi nettopp har oppdaget, er den første som består av tunge kvarker av samme type: to sjarmerte kvarker og antikvier," sier LHCb-talsmann Giovanni Passaleva. "Så langt har LHCb og andre eksperimenter bare registrert tetraquarks med maksimalt to tunge kvarker, og ingen av dem hadde mer enn to kvarker av samme type."
For å søke etter nye tetraquarks T cccc, beregnet LHCb-teamet deres mulige masse og studerte dataene som ble innhentet ved detektoren i periodene av den første og andre lanseringen av LHC i 2009-2013 og 2015-2018. Hun fant to energispenninger i 6900- og 6400-6600 megaelektronvoltsområdet. I et forsøk på å beskrive de oppnådde resultatene fant forskere mer enn fem standardavvik i området 6200-7400 megaelektronvolt. Dette er nok til å kunngjøre oppdagelsen av en ny partikkel. Dessuten tilsvarer slike hopp massen T cccc. "Denne partikkelen er unik - en eksotisk hadron som inneholder fire kvarker i stedet for to eller tre i vanlige partikler av materie, og den første inneholder tunge kvarker," sier forskerne.
Det er foreløpig ikke klart om den nye partikkelen er et "ekte tetraquark", det vil si et system med tett bundne fire kvarker, eller om den består av to vanlige par. I alle fall vil den nye partikkelen hjelpe teoretikere med å teste modeller av kvantekromodynamikk, som beskriver den sterke interaksjonen mellom partikler. Forfatterne har til hensikt å fortsette forskningen under den tredje lanseringen av LHCb, i mars 2021.
