Fyzici v CERN pracující na velkém hadronovém urychlovači (LHC) potvrdili existenci nového těžšího analogu protonu, označeného Ξcc⁺ (Xi-double-charmed-plus). Tento objev dává vědcům nový pohled na silnou sílu – základní sílu, která drží hmotu pohromadě na její nejzákladnější úrovni.
Co jsou kvarky a proč jsou důležité?
Jádrem tohoto objevu jsou kvarky, základní částice, které tvoří protony, neutrony a všechny ostatní částice ve vesmíru. Existuje šest známých typů kvarků: nahoru, dolů, kouzlo, podivné, nahoru a dolů. Kvarky zřídka existují v izolaci; spojují se a vytvářejí hadrony, které zahrnují známé částice, jako jsou protony a neutrony.
Většina hadronů je nestabilních a rozpadá se téměř okamžitě po vytvoření. LHC je navržen tak, aby vytvořil tyto efemérní částice srážkou paprsků vysokoenergetických protonů. Produkty rozpadu, které jsou *dostatečně stabilní, aby je bylo možné měřit, odhalují vlastnosti původního hadronu s krátkou životností.
Druhý Double Enchanted Baryon
Nově objevený Ξcc⁺ obsahuje dva šarmové kvarky a jeden down kvark. To z něj dělá „baryon“ (částici tří kvarků) s neobvyklým složením. Toto je teprve druhý pozorovaný baryon, který obsahuje dva těžké kvarky (v tomto případě šarmové kvarky). První takovou částici objevil experiment LHCb před téměř deseti lety.
Spolupráce LHCb objevila novou částici se statistickou významností 7 sigma, což je výrazně nad prahem 5 sigma pro potvrzený objev. To znamená, že pravděpodobnost, že signál je náhodné kolísání, je zanedbatelná.
Proč je tento objev důležitý
Existence Ξcc⁺ pomáhá upřesnit naše chápání kvantové chromodynamiky (QCD), teorie řídící silné síly. QCD předpovídá existenci nejen obyčejných hadronů, ale také exotičtějších kombinací, jako jsou tetrakvarky (čtyři kvarky) a pentakvarky (pět kvarků).
Tato nová částice umožní teoretikům důkladněji testovat modely QCD. Podobá se částici objevené v roce 2017, která obsahuje dva kvarky kouzlo a kvark up místo kvarku down. Navzdory těmto podobnostem se předpokládá, že se nová částice bude rozpadat až šestkrát rychleji kvůli jemným kvantovým efektům, takže je ještě těžší ji detekovat.
Modernizace vede k průlomům
Objev byl učiněn pomocí dat ze třetího běhu LHC po významné modernizaci detektoru LHCb v roce 2023. Generální ředitel CERN Mark Thompson zdůraznil kritickou roli těchto modernizací při umožnění nových objevů.
Tento důležitý výsledek je vynikajícím příkladem toho, jak jedinečné schopnosti LHCb hrají zásadní roli v úspěchu LHC.
Tento objev připravuje půdu pro další výzkum pomocí LHC s vysokou svítivostí, který zvýší rychlost srážek částic a umožní fyzikům zkoumat základní síly přírody s nebývalou přesností.
Objev Ξcc⁺ v podstatě nepřidává další položku do katalogu částic; zostřuje naše chápání nejzákladnějších interakcí vesmíru.
