Исследователи из Манчестерского университета внесли фундаментальный вклад в открытие новой элементарной частицы в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе. Зафиксированный объект, получивший обозначение Ξcc⁺ (Кси-cc-плюс), представляет собой уникальный тип тяжелого бариона, в состав которого входят два «очарованных» (charm) кварка и один d-кварк (нижний).
Обнаруженная частица является более массивным аналогом протона, впервые идентифицированного именно в Манчестере Эрнестом Резерфордом в период с 1917 по 1919 год. Если протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, то в Ξcc⁺ легкие составляющие замещены их тяжеловесными «очарованными» собратьями. Подробные результаты исследования были представлены в рамках научной конференции Rencontres de Moriond Electroweak.
Данное открытие развивает научную преемственность, заложенную еще в 1950-х годах, когда физики из Манчестера стали первооткрывателями одного из представителей семейства Кси-частиц.
Иллюстрация: Крис Паркс
Этот научный прорыв стал первым знаковым достижением, полученным после масштабной модернизации детектора LHCb — глобального проекта, объединяющего усилия более чем тысячи ученых из 20 государств.
Профессор Крис Паркс, возглавляющий кафедру физики и астрономии Манчестерского университета, координировал международную группу в процессе настройки и запуска обновленного LHCb. Манчестерские специалисты спроектировали и изготовили критически важные элементы системы трекинга — высокотехнологичные модули кремниевых пиксельных детекторов. Именно эти устройства, собранные в университетском корпусе Шустера, обеспечили сверхточную реконструкцию процессов распада, позволившую вычленить сигнал новой частицы.
Профессор Паркс прокомментировал успех: «Подобно тому как эксперимент Резерфорда с золотой фольгой в манчестерских лабораториях перевернул наши представления о материи, нынешнее открытие продолжает эту великую традицию, опираясь на колоссальные технологические мощности ЦЕРНа. Оба события доказывают, что фундаментальное любопытство остается главным двигателем научного прогресса».
Доктор Стефано Де Капуа, курировавший производство детекторных модулей, добавил: «Наше устройство функционирует как сверхскоростная фотокамера, фиксирующая субатомные процессы на БАК со скоростью 40 миллионов кадров в секунду. В его основе лежат специализированные кремниевые чипы, которые находят применение не только в большой науке, но и в современной медицинской визуализации».
Существование Ξcc⁺ было подтверждено через регистрацию её распада на три более легких компонента (Λc⁺, K⁻, π⁺) в ходе протон-протонных столкновений 2024 года. Ученые зафиксировали отчетливый пик, соответствующий примерно 915 событиям при массе 3619,97 МэВ/c², что идеально согласуется с теоретическими прогнозами и характеристиками ранее открытой родственной частицы Ξcc⁺⁺.
Данное наблюдение ставит точку в дискуссии, длившейся более двадцати лет. Ранее выдвигавшиеся гипотезы об обнаружении этой частицы не нашли подтверждения, так как выявленные LHCb параметры массы не совпали с прежними сомнительными данными, но полностью подтвердили современные теоретические модели.
Источник: iXBT
