სიახლეები
LHCb (Large Hadron Collider beauty) ექსპერიმენტმა CERN-ის დიდ ჰადრონულ კოლაიდერზე აღმოაჩინა ახალი ნაწილაკი Ξcc⁺, რომელიც შეიცავს ორ c კვარკსა და ერთ d კვარკს. ნაწილაკის სტრუქტურა პროტონის მსგავსია, იმ განსხვავებით, რომ ახალ ნაწილაკი პროტონის ორი u კვარკის მაგივრად შეიცავს ორ მძიმე c კვარკს. ახლად აღმოჩენილი ნაწილაკის მასა ოთხჯერ მეტია პროტონის მასაზე. აღმოჩენა წარადგინეს მორიონის კონფერენციაზე და ის დაეხმარება ფიზიკოსებს იმის უკეთ გააზრებაში თუ როგორ აკავშირებს ძლიერი ძალა პროტონებს, ნეიტრონებსა და სხვა შედგენილ ნაწილაკებს ერთმანეთთან.
კვარკები მატერიის ფუმდამენტურ შემადგენელ "ბლოკებს" წარმოადგენენ. გვაქვს ექვსი ტიპის კვარკი: u, d, c, s, t და b. ისინი ზოგადად ერთიანდებიან ორ ან სამ კვარკიან ჯგუფებად და ქმნიან მეზონებსა და ბარიონებს (ერთიანად ჰადრონების). სტაბილური პროტონისგან განსხვავებით, ჰადრონების უმრავლესობა არასტაბილურია და სიცოცხლის მოკლე ხანგრძლივობით ხასიათდება, რაც ართულებს მათზე დაკვირვებას. მათი წარმოქმნა საჭიროებს მაღალი ენერგიების მქონე ნაწილაკების დაჯახებას ისეთ დანადგარებში, როგორიც დიდი ჰადრონული კოლაიდერია (LHC). არასტაბილური ჰადრონები მალევე იშლებიან, თუმცა შესაძლებელია უფრო სტაბილური ნაწილაკების დეტექტირება, რომლებიც წარმოიქმნენ ამ დაშლის შედეგად და მათი საშუალებით თავდაპირველი ნაწილაკის თვისებების დადგენა.
მკვლევრებმა მსგავსი მიდგომა ახალი ჰადრონების საპოვნელად არაერთხელ გამოიყენეს. ახალი ნაწილაკი, რომელიც აღმოაჩინა LHCb კოლაბორაციამ, 80-მდე ზრდის დიდი ჰადრონული კოლაიდერის ექსპერიმენტის მიერ აღმოჩენილი ჰადრონების რიცხვს.
„ეს არის პირველი ახალი აღმოჩენილი ნაწილაკი 2023 წლის LHCb-ის დეტექტორების განახლებების შემდეგ და მხოლოდ მეორე შემთხვევაა, როდესაც დავაფიქსირეთ ბარიონი ორი მძიმე კვარკით. მსგავსი აღმოჩენა LHCb-ის მიერ მოხდა დაახლოებით 10 წლის წინ". – ამბობს LHCb-ის სპიკერი Vincenzo Vagnoni (იტალიის ბირთვული ფიზიკის ეროვნული ინსტიტუტის ბოლონიის ფილიალი).
2017 წელს LHCb-მ აღმოაჩინა ძალიან მსგავსი ნაწილაკი აღმოაჩინა ახალი ნაწილაკის იზოსპინური პარტნიორი Ξcc++, რომელიც ორ c კვარკსა და ერთ u კვარკს შეიცავდა. ახალ აღმოჩენაში კი u კვარკის ნაცვლად ვხვდებით d კვარკს. მიუხედავად მსგავსებისა, ახალ ნაწილაკს ნაწინასწარმეტყველევი სიცოცხლის ხანგრძლივობა 6-ჯერ მცირე აქვს, რაც რთული კვანტური ეფექტებითაა გამოწვეული. ზემოაღნიშნული კიდევ უფრო ართულებს მასზე დაკვირვებას.
LHCb ექსპერიმენტის ფიზიკოსები ეძებდნენ Ξcc+ → Λc+K−π+ დაშლას, სადაც Λc+ შემდეგ იშლება pK−π+-მდე. ამისათვის მათ გამოიყენეს პროტონ-პროტონული შეჯახების მონაცემები, რომლებიც LHCb-მ შეაგროვა 2024 წელს დეტექტორის განახლების შემდეგ. როგორც ანგარიშის ავტორები აღნიშნავენ, განახლების დროს, მგრძნობიარე ელემენტების დაახლოებით 90 პროცენტი შეიცვალა, სისტემა გადავიდა 40 მეგაჰერცის წაკითხვის სიხშირეზე და აპარატურული ტრიგერი მოიხსნა, რამაც მოვლენების შერჩევა მთლიანად პროგრამულ უზრუნველყოფაზე დაფუძნდა. ამან რამდენჯერმე გაზარდა ჰადრონის საბოლოო მდგომარეობების აღმოჩენის ეფექტურობა.
შედეგად, ფიზიკოსებმა დააფიქსირეს სიგნალი, რომლის მნიშვნელობა შვიდ სტანდარტულ გადახრაზე მეტი იყო, რაც მნიშვნელოვნად აღემატებოდა ხუთი სტანდარტული გადახრას - აღმოჩენის ზღურბლს. სისტემატური ეფექტების კორექტირების შემდეგ, LHCb-მ Ξcc+-ისთვის მიიღო დაახლოებით 3619.97 მეგაელექტრონვოლტის მასა, ხოლო Ξcc++-თან მასის სხვაობა იყო –1.77 ± 0.84 მეგაელექტრონვოლტი, რაც თეორიული პროგნოზების ფარგლებშია.
„ეს მნიშვნელოვანი შედეგი არის შესანიშნავი მაგალითი იმისა, თუ რაოდენ დიდი როლი აქვს LHCb-ის უნიკალურ შესაძლებლობებს დიდი ჰადრონული კოლაიდერის წარმატებაში“. – ამბობს Mark Thomson, CERN-ის გენერალური დირექტორი. „ის ხაზს უსვამს თუ როგორ უწყობს ხელს CERN-ის განახლებები ახალ აღმოჩენებს".
