Физики Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) сообщили об открытии новой элементарной частицы — бариона Ξcc⁺. Это уже около 80-й частицы, обнаруженной на крупнейшем в мире ускорителе — Большом адронном коллайдере (БАК). Об этом сообщает портал Agence France-Presse (AFP).
Большой адронный коллайдер представляет собой кольцевой ускоритель длиной 27 км, расположенный на глубине около 100 метров на границе Франции и Швейцарии. Именно здесь в 2012 году был открыт бозон Хиггса.
Барионы — это класс частиц, из которых состоит большая часть видимой материи, включая протоны и нейтроны. Они формируются из трех кварков — фундаментальных «кирпичиков» материи. Всего существует шесть типов кварков: верхний, нижний, очарованный, странный, истинный и красивый. Разные комбинации этих частиц образуют множество возможных барионов, однако большинство из них крайне трудно обнаружить экспериментально.
Для поиска таких редких состояний ученые используют столкновения частиц на коллайдере: протоны разгоняются почти до скорости света и сталкиваются, создавая короткоживущие экзотические частицы. Затем исследователи анализируют продукты их распада, чтобы восстановить свойства исходных объектов.
Новая частица по структуре напоминает протон, но примерно в четыре раза тяжелее. В отличие от обычного протона, состоящего из двух верхних кварков и одного нижнего кварка, Ξcc⁺ включает два тяжелых очарованных кварка и один нижний кварк. Именно это придает ей большую массу и делает особенно интересной для изучения.
«Это всего лишь второй случай наблюдения бариона с двумя тяжелыми кварками», — отметил представитель эксперимента LHCb Винченцо Ваньони.
По его словам, новая частица стала первой, обнаруженной после модернизации детектора LHCb, завершенной в 2023 году. Обновление позволило повысить точность измерений и чувствительность установки.
Открытие поможет проверить теорию квантовой хромодинамики — раздел физики, описывающий сильное взаимодействие, которое удерживает кварки внутри частиц. Эти данные важны не только для понимания обычных барионов, но и более экзотических состояний материи, таких как тетракварки и пентакварки.
Ранее, в 2017 году, на БАК уже был обнаружен похожий барион с двумя очарованными кварками и одним верхним кварком. Новая частица отличается еще меньшим временем жизни — примерно в шесть раз короче, что значительно усложняет ее регистрацию.
В CERN уже планируют следующий шаг — создание более мощного ускорителя Future Circular Collider, который позволит еще глубже исследовать структуру материи и фундаментальные законы Вселенной.
Ранее сигнал с подводного телескопа перевернул представления о современной физике.