Fizicienii de la CERN au descoperit doua noi particule de tip barion

Experimentul LHCb din cadrul acceleratorului de particule Large Hadron Collider (LHC) al complexului CERN a descoperit doua noi particule a anuntat miercuri descoperirea a doua noi particule din familia Barion. Existenta acestor particule, cunoscute ca Xi_b’- si Xi_b*-, a fost teoretizata de catre modelul quarc insa nu au fost vazute pana acum, anunta biroul de presa al CERN. O particula conexa, Xi_b*0, a fost descoperita in 2012 in cadrul experimentului CMS (Compact Muon Solenoid) al CERN.

Precum cunoscutii protoni accelerati in Large Hadron Collider, noile particule sunt barioni formati din trei quarci, tinuti la un loc de interactiunea tare. Tipurile de quarci sunt insa diferite: noua particula Xi_b contine un quarc beauty (b), unul strange (s) si unul down (d).

Datorita quarcilor b, de categorie mai grea, aceste particule sunt de peste sase ori mai masive decat protonul. Insa particulele reprezinta mai mult decat suma partilor: masa lor depinde si de configurare. Fiecare dintre quarci are un atribut numit „spin\u0010” (moment cinetic intrinsec al unei particule). In starea Xi_b’-, valoarea de spin a quarcilor mai usori sunt directionate in directii opuse, in timp ce in starea Xi_b*- ele sunt aliniate. Aceasta diferenta face ca Xi_b*- sa fie putin mai greu.

„Natura ne-a dat doua particule la pret de una”, a declarat Matthew Charles de la laboratorul LPNHE al CNRS din cadrul Universitatii din Paris VI.

„Particula Xi_b’- are o masa apropiata de suma produsele sale in descompunere: daca ar fi fost doar putin mai usoara, nu am fi putut sa o vedem deloc folosind semnatura de degradare dupa care ne uitam”, a adaugat Matthew Charles.

„Este un rezultat foarte interesant. Multumita identificarii excelente a acceleratorului LHCb (Large Hadron Collider Beauty Experiment – n.red.), care este unic intre experimentele LHC, am reusit sa separam de fundal un semnal foarte curat si foarte puternic”, a aratat Steven Blusk de la Universitatea Syracuse din New York. „Demonstreaza inca o data cat de sensibil si cat de precis este detectorul LHCb”.

Pe langa masele acestor particule, echipa de cercetare a studiat ratele relative de productie, latimea lor – o masura a stabilitatii lor – si alte detalii a degradarii lor. Rezultatele se potrivesc cu previziunile bazate pe teoria cromodinamicii cuantice (Quantum Chromodynamics – QCD).

QCD este parte din modelul standar al fizicii particulelor, teoria care descrie particulele fundamentale ale materiei, cum interactioneaza si fortele dintre ele. Testarea QCD cu o precizie ridicata este cheia rafinarii cunostintelor pe care le avem despre dinamica cuarcilor, modele ce sunt foarte greu de calculat.

„Daca vrem sa gasim o fizica noua care sa depaseasca modelul standard, trebuie mai intai sa avem o imagine clara”, a declarat coordonatorul pentru fizica din cadrul LHCb Patrick Koppenburg de la Institutul Nikhef din Amsterdam.

„Asemenea studii de mare precizie ne va ajuta pe viitor sa diferentiem intre efectele modelului standard si orice lucru nou sau neasteptat”, arata Patrick Koppenburg.

Masuratorile au fost facute pe baza datelor obtinute de LHC in perioada 2011-2012. Acceleratorul de particule este pregatit la ora actuala, dupa prima oprire de durata, pentru functionarea cu raze mai intense si cu energie mai ridicata. LHC ar trebui sa isi reia activitatea in primavara lui 2015.

Lucrarea cercetatorilor LHCb a fost publicata in Physical Review Letters, o versiune a sa fiind facuta publica in arhivele arXiv.