Két új szubatomi részecskét fedeztek fel a CERN-ben

A barion-családhoz tartozó két új szubatomi részecskét fedeztek fel az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) fizikusai, akik kutatásaikat a Physical Review Letters folyóirat legújabb számában ismertetik – írja az MTI.

A barionok – mint az atommagot alkotó protonok és neutronok – három, erős kölcsönhatással összetartott elemi részecskéből, kvarkból épülnek. Különböző kvarkok léteznek: vannak felkvarkok (u-kvarkok/up quark), lekvarkok (d-kvark/down quark), továbbá megkülönböztetnek furcsa kvarkokat (s-kvark/strange quark), alap-kvarkokat (b-kvark/ bottom quark), más néven szépséges kvarkokat (beauty quark) is.

Az Xi_b és az Xi_b* barionokat a kvarkmodell jósolta meg, ám létükre az első bizonyítékokat a CERN nagy hadronütköztetőjének (LHC) egyik detektorán, az LHCb-én 2011-2012-ben végzett kísérletek során összegyűjtött adatok elemzésével találták. Egy rokonbariont, (Xi_b*0) az LHC másik detektorán, a CMS-kísérlet keretében észleltek 2012-ben.

Mindkét új barion egy szépséges (b), továbbá egy furcsa (s) és egy lekvarkot (d) tartalmaz. A nehézsúlyú b-kvarkoknak köszönhetően tömegük a proton tömegének a hatszorosa. Az azonos összetétel ellenére azonban két különböző barionról van szó, hiszen a tömegüket nem pusztán az alkotóelemek összege, hanem a konfigurációja is meghatározza, minden kvark ugyanis saját belső impulzusmomentummal, spinnel rendelkezik. Az Xi_b állapotban a két könnyebb kvark spinje ellenkező irányba mutat, míg az Xi_b* esetében egy sorba rendeződnek, ennek köszönhetően utóbbi barion kissé súlyosabb.

A két új szubatomi részecske tömege mellett a fizikusok vizsgálták, hogy milyen gyakorisággal képződnek ezek a barionok, mennyire instabilak, és meghatározták bomlásuk egyéb paramétereit is. Az eredmények egybeesnek a kvantum-színdinamika elmélet jóslataival.

Az ilyen nagy precizitású kutatások segítenek majd különbséget tenni a fizika standard modelljéből következő hatások és a jövőben észlelt új, váratlan jelenségek között

- mondta Patrick Koppenburg, az amszterdami Nikhef Intézet tudósa.