O experimento LHCb anuncia a observação de uma nova partícula com dois quarks pesados

Genebra, 06 de julho de 2017. Hoje, na Conferência EPS de Física de Altas Energias, em Veneza, o experimento LHCb do Large Hadron Collider do CERN informou a observação de  uma nova partícula que contém dois quark charme e um quark up  Ξcc++  (Xicc++). 

A existência desta partícula da família dos bárions era esperada por teorias atuais, mas os físicos têm procurado esses bárions com dois quarks pesados por muitos anos. A massa da partícula recém-identificada é de cerca de 3621 MeV, que é quase quatro vezes mais pesado que o bárion mais familiar, o próton, uma propriedade que surge a partir de seu conteúdo "duplamente charmoso". Esta é a primeira vez que uma tal partícula foi inequivocamente detectada.

Quase toda a matéria que vemos à nossa volta é feita de bárions, que são partículas comuns compostas por três quarks, sendo os mais conhecidos os prótons e nêutrons. Mas existem seis tipos de quarks e, teoricamente, muitas combinações diferentes potenciais poderiam formar outros tipos de bárions. Os Bárions até agora observados são todos feitos de, no máximo, um quark pesado.

“ Encontrar um bárion duplamente pesado é de grande interesse, uma vez que irá fornecer uma ferramenta única para investigar mais a cromodinâmica quântica, a teoria que descreve a interação forte, uma das quatro forças fundamentais,” disse Giovanni Passaleva, o novo Porta-voz do LHCb. “ Essas partículas, dessa forma, nos ajudam a melhorar o poder preditivo de nossas teorias.”

“ Em contraste com outros bárions, em que os três quarks executam uma dança elaborada em torno de si, é esperado um baryon duplamente pesada para agir como um sistema planetário, onde os dois quarks pesados desempenhar o papel de estrelas pesadas que orbitam uma ao redor da outra, com o quark mais leve que orbitam em torno este sistema binário, ”acrescentou Guy Wilkinson, ex-porta-voz da colaboração.

Medir as propriedades do Ξcc++ vai ajudar a estabelecer como um sistema de dois quarks pesados e um quark de luz se comporta. Insights importantes podem ser obtidos através da medição precisa e mecanismos de degradação, e o tempo de vida desta nova partícula.

A observação deste novo bárion provou ser um desafio e tem sido possível devido à elevada taxa de produção de quarks pesados no LHC e para as capacidades únicas do experimento LHCb, que pode identificar os produtos de decaimento com excelente eficiência. O bárion charm duplo foi identificado através do seu decaimento em um bárion Λc+ e três mésons mais leves  (K-, π+ e π+ )  

A observação do quark charme duplo no LHCb aumenta as expectativas para detectar outros representantes da família de bárions duplamente pesados e serão procurados no LHC.

Este resultado é baseado em dados de 13 TeV registrados durante o experimento 2 no Large Hadron Collider, e confirmada usando dados de 8 TeV. A colaboração apresentou um artigo que apresenta estes resultados para a revista Physical Review Letters . 

Traduzido e adaptado de Cern