2 
Чому виявлення цієї частинки вважають справжнім проривом для науки?
Нова елементарна частинка отримала назву Xi-cc-plus. Вона стала вісімдесятою за рахунком частинкою, ідентифікованою за допомогою найпотужнішого у світі прискорювача. Хоча вона належить до того ж сімейства баріонів, що й звичні нам протони та нейтрони, її характеристики вражають. Зокрема, об'єкт приблизно в чотири рази важчий за протон, пише ScienceAlert.
Дивіться також Цей годинник помиляється лише на одну секунду кожні 30 мільярдів років
Уся матерія навколо нас складається з баріонів, які, своєю чергою, побудовані з фундаментальних блоків – кварків. У природі існує шість так званих "ароматів" кварків, які іноді ще називають "смаками": верхній, нижній, чарівний, дивний, істинний та красивий. Звичайні протони складаються з двох верхніх і одного нижнього кварка.
Натомість структура Xi-cc-plus є набагато екзотичнішою: вона містить два чарівні кварки та один нижній. Саме наявність двох важких кварків замість легких робить частинку такою масивною.
Ця подія стала першим значним результатом після завершення модернізації детектора LHCb у 2023 році. У проєкті брали участь понад 1000 вчених із 20 країн світу, причому ключову роль відіграли дослідники з Університету Манчестера. Вони спроєктували й побудували критично важливі модулі кремнієвого піксельного детектора, який працює як надшвидка камера. Це обладнання здатне робити 40 мільйонів знімків на секунду, що дозволяє з винятковою точністю фіксувати розпад частинок.
Доктор Стефано де Капуа тестує кремнієві детекторні модулі LHCb / Фото Емі О'Коннор/STFC UKRI
Речник експерименту LHCb Вінченцо Ваньоні зазначив у заяві на сайті ЦЕРН, що це лише другий випадок у світі, коли вдалося спостерігати баріон із двома важкими кварками. Попередню подібну частинку відкрили майже 10 років тому – у 2017 році. Тоді вона мала два чарівні та один верхній кварк. Проте нова знахідка виявилася набагато складнішою для спостереження, адже час її життя приблизно в шість разів коротший, ніж у попередниці.
Теорії не помилялися
Існування Xi-cc-plus передбачалося теоретично протягом багатьох років. Ба більше, понад два десятиліття в наукових колах точилися суперечки щодо попередніх непідтверджених заяв про спостереження цієї частинки. Нові дані з колайдера нарешті ставлять крапку в цьому питанні: виміряна маса становить 3619,97 мегаелектронвольта, повідомляє Phys.org. Це значення не відповідає попереднім сумнівним заявам, проте ідеально вкладається в сучасні теоретичні прогнози.
Статистична значущість відкриття становить 7 сигма, що значно перевищує золотий стандарт наукового підтвердження у 5 сигма. Це означає, що ймовірність випадкової помилки практично дорівнює нулю.
Для виявлення Xi-cc-plus вчені аналізували дані протон-протонних зіткнень, зафіксовані протягом 2024 року. В результаті було виділено чіткий сигнал, що складався з приблизно 915 подій розпаду на три легші частинки.
Що це нам дає і що буде далі?
Генеральний директор ЦЕРН Марк Томсон підкреслив, що цей успіх демонструє унікальні можливості оновленого детектора та професіоналізм команд, які забезпечують роботу величезного прискорювального комплексу. Великий адронний колайдер, розташований у тунелі довжиною 27 кілометрів на глибині близько 100 метрів під кордоном Франції та Швейцарії, продовжує розкривати таємниці Всесвіту.
Нове відкриття дозволить теоретикам краще перевірити моделі квантової хромодинаміки – теорії, що пояснює так звану сильну взаємодію. Саме ця сила утримує кварки разом, формуючи не лише звичайні протони, а й екзотичніші структури, як-от тетракварки чи пентакварки.
Дослідження триватимуть і надалі в рамках наступного етапу програми – LHCb Upgrade 2. Вчені планують використовувати можливості майбутнього прискорювача високої світності для збору ще більших обсягів даних та вивчення рідкісних явищ, які досі залишалися недосяжними для людського ока.