Új részecskét fedeztek fel a CERN-ben

A Zürichi Egyetem fizikusai egy eddig ismeretlen részecskét fedeztek fel a Nagy Hadronütköztetőben (LHC). A három kvarkból álló részecske elvileg egy új Xi_b^* barion, ami megerősíti a fizika alapvető téziseit a kvarkok kötésével kapcsolatban.

A részecskefizikában a barionok családja a három kvarkból álló részecskéket foglalja magába. A kvarkok hat különböző típusát ismerik, melyek tömegükben és töltésükben térnek el egymástól. A két legkönnyebb kvark, a "fel" és a "le" alkotja a két atomi összetevőt, a protonokat és a neutronokat. Minden bariont ismerünk, ami a három legkönnyebb kvarkból tevődik össze ("fel", "le" és "furcsa" kvark), azonban a nehéz kvarkokból álló barionok észlelései nagyon ritkák, csupán néhányról tudnak a fizikusok. Kizárólag mesterségesen hozhatók létre a részecskegyorsítókban, mivel nehezek, ezáltal instabilak.


Az LHC protonütközéseiben a Zürichi Egyetem fizikai karának Claude Amsler, Vincenzo Chiochia és Ernest Aguiló fizikusokból álló csapata egy könnyű "fel" (up), és két nehéz, egy furcsa" (strange) és egy "alsó" (bottom) kvarkból álló usb bariont észlelt, ami elektromosan semleges, perdülete 1,5, tömege a lítium atoméhoz hasonló. Az új felfedezés azt jelenti, hogy az usb összetételű három megjósolt kvarkból most kettőt sikerült észlelni.

A felfedezés a CMS detektor adatain alapul, melynek fejlesztésében a svájci egyetem is részt vett. A CMS-t a fotonok, elektronok, müonok és más töltéssel rendelkező részecskék energiájának és momentumának nagy pontosságú mérésére tervezték. Az 12.500 tonnás detektor különböző rétegeiben számos mérőműszert ágyaztak be, amikkel az ütközésekből keletkező részecskék nyomai észlelhetők. Az új részecske sem észlelhető közvetlenül, mivel túl instabil, bomlástermékei azonban elárulják. Az elemzéseket a 2011 áprilisa és novembere között 7 TeV-en lezajlott proton-proton ütközések adatain végezték el, összesen 21 Xi_b^* barion bomlást fedezve fel, ami elegendő a statisztikai ingadozás kizárásához.


Az új részecske felfedezése megerősíti a kvarkok kötődésének elméletét, és segít megismerni az anyag szerkezetét meghatározó erős kölcsönhatásokat, a fizika négy alapvető erejének egyikét.