Thử nghiệm LHCb phát hiện một hạt nguyên tử mới với hai hạt quark nặng

Thử nghiệm LHCb tại Máy Va chạm Hardon Lớn thuộc CERN đã phát hiện ra Xicc + + – một hạt mới có chứa hai quark “charm” và một quark “up”. Sự tồn tại của hạt này trong họ baryon đã được dự đoán sẽ có thể tìm thấy bởi các lý thuyết từ trước, nhưng các nhà vật lý đã mất nhiều năm tìm kiếm các baryon với hai quark nặng.  Năng lượng của hạt mới được xác định khoảng 3621 MeV, gần gấp bốn lần so với các baryon quen thuộc nhất,đó là do hạt proton chứa hàm lượng quark “charm” gấp đôi. Đây là lần đầu tiên một hạt như vậy được phát hiện rõ ràng.

XICC_LHCb discovery (00006)
Credit: Copyright CERN

Ngày nay tại hội nghị EPS về vật lý năng lượng cao ở Venice, thí nghiệm LHCb tại Máy Va chạm Hadron Lớn thuộc CERN đã phát hiện Ξcc ++ (Xicc + +) một hạt mới có chứa hai quark “charm” và một quark “up”. Sự tồn tại của hạt này từ họ đã được dự đoán sẽ có thể tìm thấy bởi các lý thuyết từ trước, nhưng các nhà vật lý đã mất nhiều năm tìm kiếm các baryon với hai quark nặng. Năng lượng của hạt mới được xác định khoảng 3621 MeV, gần gấp bốn lần so với các baryon quen thuộc nhất, đó là bởi hạt proton, chứa hàm lượng quark “charm” gấp đôi. Đây là lần đầu tiên một hạt như vậy được phát hiện rõ ràng.

Hầu như tất cả các vật chất quan sát được xung quanh chúng ta đều được tạo thành từ các baryon, là các hạt cơ bản phổ biến gồm ba quark, được biết đến nhiều nhất là các proton và neutron. Có sáu loại quark tồn tại, và về mặt lý thuyết những kết hợp khác nhau của các hạt quark có thể tạo thành các loại baryon khác nhau. Các baryon được tìm thấy từ trước đến nay hầu như đều cấu tạo từ một quark nặng.
Giovanni Passaleva, phát ngôn viên mới của LHCb cho biết: “Tìm một baryon chứa gấp đôi quark nặng là một công việc cực kỳ thú vị vì nó sẽ cung cấp một công cụ độc đáo để dò tìm sắc động lực học lượng tử, lý thuyết mô tả sự tương tác mạnh, một trong bốn lực cơ bản. Những hạt này sẽ giúp củng cố thêm lý thuyết của chúng ta trước đây.”

So với các baryon khác, ba quark chuyển động phức tạp xung quanh nhau, một baryon nặng gấp đôi sẽ hoạt động giống như một hệ hành tinh, trong đó hai quark nặng đóng vai trò của các ngôi sao nặng quay xung quanh ngôi sao còn lại, với quark nhẹ hơn quay xung quanh hệ 2 hạt nặng này “, Guy Wilkinson, cựu phát ngôn của tổ chức hợp tác LHCb nói.

Đo đạc các đơn vị của Ξcc ++ sẽ giúp xác định một hệ thống gồm hai quark nặng và một quark nhẹ hoạt động như thế nào. Những hiểu biết quan trọng có thể thu được bằng cách đo đạc chính xác các cơ chế sinh ra và phân rã, và thời gian sống của hạt mới này.

Quan sát hạt baryon mới này là một thách thức và việc đó đã thực hiện được do tỷ lệ sinh ra cao của các quark nặng tại LHC và khả năng chuyên biệt của thí nghiệm LHCb: hiệu suất xác định sản phẩm phân rã cao. Các Ξcc ++ baryon đã được xác định thông qua sản phẩm phân rã của nó là một Λ c + baryon và ba meson nhẹ K-, π + và π +.
Sự quan sát của Ξcc ++ trong LHCb làm mở ra phát hiện các đại diện khác của họ hai hạt nặng. Bây giờ chúng sẽ được triển khai tìm kiếm tại LHC.

Kết quả này dựa trên dữ liệu 13 TeV được ghi lại trong lần chạy thứ 2 tại Máy Va chạm Hadron Lớn và xác nhận bằng cách sử dụng dữ liệu 8 TeV từ lần chạy 1. Tổ chức hợp tác LHC đã công bố một bài báo báo cáo các kết quả này tới tạp chí Physical Review Letters.

Hoài Thu
THeo Sciencedaily.com

Facebook Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *