RMF 24: Dziwne i piękne cząstki Xi narodziły się w LHC
Fizycy z laboratorium CERN w Genewie ogłosili odkrycie dwóch nowych cząstek elementarnych. To cząstki z rodziny barionów, podobnie jak protony, składające się z trzech kwarków. Ze względu na inny, niż w przypadku protonów skład tych kwarków, cząstki te są jednak od jądra atomu wodoru aż sześciokrotnie cięższe. Ich czas życia jest niezmiernie krótki i wynosi jedną milionową milionowej części sekundy.
Informacje na temat odkrycia znalazły się w publikacji, złożonej do druku w czasopiśmie "Physical Review Letters" przez naukowców uczestniczących w pracach detektora LHCb Wielkiego Zderzacza Hadronów. To eksperyment zmierzający do odpowiedzi na kluczowe pytanie dlaczego po Wielkim Wybuchu, który utworzył jednakową ilość materii i antymaterii, praktycznie tylko materia pozostała i to ona buduje znany nam wszechświat.
Doświadczenie polega na analizie produktów zderzeń wysokoenergetycznych protonów. To właśnie przy tej okazji zaobserwowano dwie nowe cząstki, dziwne i piękne "ciężkie protony", podobnie, jak inne bariony składające się z trzech kwarków. Najbardziej znanymi barionami są proton i neutron, tworzące jądra atomowe pierwiastków.
Jak tłumaczy dr hab. Marek Szczekowski z Zakładu Fizyki Wielkich Energii Narodowego Centrum Badań Jądrowych, kierownik grupy LHCb w NCBJ - "ponieważ kwarki występują w sześciu rodzajach, to możliwe są również bariony złożone z innych, cięższych kwarków. Do takich należą dwie obserwowane cząstki, oznaczone jako Xi_b'- i Xi_b*-. Obie składają się z kwarków (dsb) - dolnego (d), dziwnego (s) i pięknego (b)." Dla porównania, proton (uud) składa się z dwóch kwarków górnych (u) i jednego dolnego, a neutron (udd) z dwóch kwarków dolnych i jednego górnego.
Jak tłumaczy dr Szczekowski - "stan energetycznie wzbudzony, oznaczony gwiazdką - Xi_b*-, ma ten sam skład kwarkowy co Xi_b'-, ale w innej konfiguracji energetycznej. Obecność cięższych kwarków s i b powoduje, że obserwowane cząstki są ponad sześciokrotnie cięższe od protonu. Do ich wytworzenia potrzebne są więc duże energie wiązek akceleratora LHC. Średni czas życia takiego dziwnego i pięknego barionu to jedna milionowa milionowej części sekundy".
Pomiary, które wykazały obecność czastek Xi przeprowadzono w Wielkim Zderzaczu Hadronów w 2011 i 2012 roku. W tej chwili LHC jest wyłączony, trwają przygotowania do pracy przy zwiększonej energii i intensywności wiązki. Zostanie włączony na wiosnę przyszłego roku.
Na podstawie materiałów prasowych NCBJ i CERN
