Hoje na Conferência EPS sobre Física de Altas Energias em Veneza, o experimento LHCb no Large Hadron Collider do CERN relatou a observação de Ξ _cc ⁺⁺ (XI _cc ⁺⁺ ) uma nova partícula contendo dois quarks charme e um quark up. A existência desta partícula da família dos bárions era esperada pelas teorias atuais, mas os físicos têm procurado por 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 conhecido, o próton, uma propriedade que surge de seu conteúdo de quark duplamente encantado. É a primeira vez que tal partícula foi detectada de forma inequívoca.

Quase todo o material que vemos ao nosso redor é feito de bárions, que são partículas comuns compostas por três quarks, os mais conhecidos sendo prótons e nêutrons. Mas existem seis tipos de quarks existentes, e, teoricamente, muitas combinações potenciais diferentes poderiam formar outros tipos de bárions. Os bárions até agora observados são todos feitos de, no máximo, um quark pesado.

"Encontrar um bárion de quark duplamente pesado é de grande interesse, pois fornecerá uma ferramenta única para investigar ainda mais a cromodinâmica quântica, a teoria que descreve a forte interação, uma das quatro forças fundamentais, "disse Giovanni Passaleva, novo porta-voz da colaboração LHCb. "Essas partículas nos ajudarão a melhorar o poder preditivo de nossas teorias."

"Em contraste com outros bárions, em que os três quarks executam uma dança elaborada em torno um do outro, espera-se que um bárion duplamente pesado aja como um sistema planetário, onde os dois quarks pesados ​​desempenham o papel de estrelas pesadas orbitando uma em torno da outra, com o quark mais leve orbitando em torno deste sistema binário, "acrescentou Guy Wilkinson, ex-porta-voz da colaboração.

Medindo as propriedades do Ξ _cc ⁺⁺ ajudará a estabelecer como um sistema de dois quarks pesados ​​e um quark leve se comporta. Informações importantes podem ser obtidas medindo com precisão os mecanismos de produção e decaimento, e o tempo de vida desta nova partícula.

A observação deste novo bárion provou ser um desafio e foi possível devido à alta taxa de produção de quarks pesados ​​no LHC e às capacidades únicas do experimento LHCb, que pode identificar os produtos de decomposição com excelente eficiência. O Ξ _cc ⁺⁺ bárion foi identificado por meio de sua decadência em um Λ _c ⁺ barião e três mesões mais leves K ^- , π ⁺ e π ⁺ .

A observação do Ξ _cc ⁺⁺ no LHCb aumenta a expectativa de detectar outros representantes da família dos bárions duplamente pesados. Eles agora serão revistados no LHC.

Este resultado é baseado em dados de 13 TeV registrados durante a execução 2 no Large Hadron Collider, e confirmado usando dados de 8 TeV da execução 1. A colaboração submeteu um artigo relatando essas descobertas ao jornal Cartas de revisão física .