Új részecske sokkolja a tudósokat: a proton titkos, kövér rokona az LHC-ben!
A Nagy Hadronütköztető (LHC) az egyik legkiemelkedőbb eszköz a részecskefizika kutatásában. A Run 3 működési fázis 2022-ben indult útnak, és bár hamarosan véget ér, eddig számos jelentős felfedezést eredményezett. A jelenleg 13,6 TeV-os üzemelés a közeljövőben egy újabb hosszú szünetet eredményez, amely során tovább növelik a gyorsító teljesítményét.
A Run 3 során a kutatók különleges részecskéket fedeztek fel, melyek közül az egyik csak az LHCb detektor 2023-as fejlesztései után vált láthatóvá. Az LHCb jelentős átalakítása egy korábbi leállás alatt kezdődött, de a végső elemek csak 2023-ban kerültek a helyükre. Ez az átalakítás az LHC történetének legkomolyabb detektorfejlesztése volt, különösen az anyag-antianyag mérések területén.
Az újonnan felfedezett részecske
A részecske, amelyet az LHCb detektor segítségével fedeztek fel, egy új, egzotikus protonváltozat. Ez a variáns lényegében egy nehezebb proton, amely a protoncsaládfa legfelső ágán helyezkedik el.
A proton, ami az atommag alkotóeleme, három kvarkból áll - két fel kvarkból és egy le kvarkból. Ezek az ún. könnyű kvarkok közé tartoznak, míg más kvarkok, mint a bájos vagy furcsa kvarkok, sokkal nehezebbek. Amikor a le kvarkot egy nehezebb kvark helyettesíti, vagy egy új kvark jelenik meg a rendszerben, az emeli a proton „családfahelyzetét”.
Az új részecskét (Ξcc⁺) két bájos kvark és egy le kvark alkotja, ezért körülbelül négyszer nehezebb a protonnál.
Bár a proton tömegét alapvetően a kvarkokat összekötő gluonok energiája adja, az új Ξcc⁺ részecske esetében a bájos kvarkok nagyobb tömege a domináns tényező. A felfedezés az LHCb detektor felújításának egyik első kézzelfogható eredménye, amely már korábban is előre jelzett részecske létezését igazolta.
A 2017-es észlelés során a detektor egy hasonló felépítésű, de különböző kvarkösszetételű elemet is talált, amely az új részecske izospin partnere. Az új változat azonban sokkal rövidebb életű a bonyolult kvantumhatások miatt, így különösen nehéz volt megfigyelni.
