Hoje, o experimento LHCb no CERN está apresentando uma nova descoberta na Conferência da Sociedade Física Europeia sobre Física de Altas Energias (EPS-HEP). A nova partícula descoberta pelo LHCb, rotulado como T _cc ⁺ , é um tetraquark - um hadron exótico contendo dois quarks e dois antiquarks. É a partícula de matéria exótica de vida mais longa já descoberta, e o primeiro a conter dois quarks pesados ​​e dois antiquarks leves.

Quarks são os blocos de construção fundamentais a partir dos quais a matéria é construída. Eles se combinam para formar hádrons, ou seja, bárions, como o próton e o nêutron, que consistem em três quarks, e mésons, que são formados como pares quark-antiquark. Nos últimos anos, uma série dos chamados hádrons exóticos - partículas com quatro ou cinco quarks, em vez dos dois ou três convencionais - foram encontrados. A descoberta de hoje é de um hadrão exótico particularmente único, um hádron exótico exótico, se quiser.

A nova partícula contém dois quarks charme e um antiquark up e down. Vários tetraquarks foram descobertos nos últimos anos (incluindo um com dois quarks charme e dois antiquarks charme), mas este é o primeiro que contém dois quarks charme, sem charme antiquarks para equilibrá-los. Os físicos chamam isso de "charme aberto" (neste caso, "charme duplo aberto"). Partículas contendo um quark charme e um antiquarque charme têm "charme oculto" - o número quântico charme de toda a partícula é zero, assim como uma carga elétrica positiva e uma negativa fariam. Aqui, o número quântico charmoso soma dois, por isso tem o dobro do charme!

O conteúdo de quark de T _cc ⁺ , tem outras características interessantes além de ser charme aberto. É a primeira partícula a ser encontrada pertencente a uma classe de tetraquarks com dois quarks pesados ​​e dois antiquarks leves. Essas partículas decaem ao se transformar em um par de mésons, cada um formado por um dos quarks pesados ​​e um dos antiquarks leves. De acordo com algumas previsões teóricas, a massa dos tetraquarks desse tipo deve ser muito próxima da soma das massas dos dois mésons. Tal proximidade em massa torna a decomposição "difícil, "resultando em uma vida útil mais longa da partícula, e de fato T _cc ⁺ , é o hádron exótico de vida mais longa encontrado até hoje.

A descoberta abre caminho para a busca por partículas mais pesadas do mesmo tipo, com um ou dois quarks charme substituídos por quarks bottom. A partícula com dois quarks bottom é especialmente interessante:de acordo com os cálculos, sua massa deve ser menor que a soma das massas de qualquer par de mésons B. Isso tornaria a decadência não apenas improvável, mas, na verdade, proibido:a partícula não seria capaz de decair por meio da interação forte e teria que fazer isso por meio da interação fraca, o que tornaria seu tempo de vida várias ordens de magnitude mais longo do que qualquer hádron exótico observado anteriormente.

O novo T _cc ⁺ , o tetraquark é um alvo atraente para estudos futuros. As partículas em que se decompõe são comparativamente fáceis de detectar e, em combinação com a pequena quantidade de energia disponível na decomposição, isso leva a uma excelente precisão em sua massa e permite o estudo dos números quânticos dessa partícula fascinante. Esse, por sua vez, pode fornecer um teste rigoroso para modelos teóricos existentes e pode até mesmo permitir que efeitos anteriormente inalcançáveis ​​sejam sondados.