Научници од Универзитетот во Манчестер одиграа клучна улога во идентификувањето на досега непозната субатомска честичка на CERN-овиот Голем хадронски судирач (LHC). Новооткриената честичка, наречена Ξcc⁺ или „јота-ц-ц-плус“, е тешка честичка слична на протон, составена од два charm кварка и еден down кварк.
Ова е првото откритие на честичка со надградениот детектор LHCb, дел од голема меѓународна соработка што вклучува повеќе од 1.000 истражувачи од 20 земји. Велика Британија дала најголем придонес, а Манчестер има значајна водечка улога.
Потежок роднина на протонот
Новата честичка припаѓа на истото семејство како и протонот, кој првпат бил идентификуван во Манчестер од Ернест Радерфорд и неговите соработници меѓу 1917 и 1919 година. Додека протонoт содржи два up кварка и еден down кварк, Ξcc⁺ ги заменува up кварковите со многу потешки charm кваркови.
Ова откритие се надоврзува на децениската традиција на Манчестер во физиката на честички. Во 1950-тите, истражувачите од универзитетот биле меѓу првите што идентификувале член на семејството Ξ (Xi), поставувајќи ја основата за вакви современи успеси.
Како Манчестер го надгради LHCb
Професорот Крис Паркс, раководител на Катедрата за физика и астрономија, ја предводел меѓународната соработка за време на инсталацијата и раниот старт на надградениот LHCb детектор. Тој повеќе од 10 години ја координирал и британската вклученост во проектот — од првото одобрување до неговото завршување.
Тимот од Манчестер дизајнирал и изработил клучни делови од надградената тракинг-система, вклучително и силициумски пиксел модули склопувани во зградата Schuster. Тие се неопходни за прецизно следење на распаѓањето на честичките и за препознавање сигнали како Ξcc⁺.
„Камера“ што снима 40 милиони пати во секунда
Д-р Стефано Де Капуа ја опиша детекторската технологија како екстремно брза камера. Таа „фотографира“ што се случува при судирите на LHC 40 милиони пати во секунда, користејќи специјално дизајниран силициумски чип кој има и варијанта за медицинско снимање.
Како беше откриена честичката?
- Истражувачите ја забележале Ξcc⁺ преку нејзиното распаѓање во три полесни честички: Λc⁺ K⁻ π⁺.
- Настаните биле регистрирани во судири протон-протон во 2024 година.
- Детекторот работел со полн капацитет во првата година од надградениот експеримент.
- Сигнал од околу 915 настани бил измерен на маса од 3619,97 MeV/c².
Мерењето се совпаѓа со теоретските предвидувања и со роднината честичка Ξcc⁺⁺, која веќе била откриена претходно. Така, се решава и дводецениска научна дилема: претходни тврдења за вакво откритие никогаш не биле потврдени, а новите податоци покажуваат поинаква, но очекувана маса.
Што следува?
Универзитетот во Манчестер ќе продолжи да има водечка улога и во следната фаза на LHC програмата — LHCb Upgrade 2. Таа ќе го искористи High-Luminosity LHC за собирање уште повеќе податоци и за проучување на ретки честички со невидена прецизност.
Деталите за откритието на Ξcc⁺ се претставени на конференцијата Rencontres de Moriond Electroweak.
