Trečiadienį Šveicarijos dalelių fizikos laboratorijos CERN grupė, vykdžiusi eksperimentus Didžiojo hadronų greitintuvo (LHC) LHCb jutiklyje, paskelbė atradusi dvi naujas barionų grupės daleles. Dalelių, pavadintų Xi_b'- ir Xi_b*-, egzistavimas buvo prognozuotas kvarkų modelio, tačiau iki šiol jų praktiškai niekas nebuvo pastebėjęs. 2013 metais su CMS jutikliu dirbantys mokslininkai toje pačioje laboratorijoje aptiko giminingą Xi_b*0 dalelę.
Tyrimo rezultatai pateikti publikuoti žurnale „Physical Review Letters“.
Kaip ir puikiai žinomi protonai, kurių priešpriešinius srautus greitina LHC, naujosios dalelės yra barionai, sudaryti iš trijų kvarkų, kuriuos į vieną vietą sujungia stiprioji sąveika. Tiesa, kvarkų rinkinys naujųjų Xi_b dalelių atveju yra neįprastas: vienas gelminis kvarkas (b), vienas keistasis kvarkas (s) ir vienas krintantysis kvarkas (d).
Dėl sunkiasvorių b kvarkų naujieji barionai yra daugiau nei 6 kartus masyvesni už protonus. Bet šios dalelės – tai ne tik jas sudarančių komponentų suma. Mat jų masė taip pat priklausoma ir nuo komponentų konfigūracijos. Kiekvienam iš kvarkų būdinga savybė – sukinys. Xi_b'- būsenoje dviejų lengvesniųjų kvarkų sukiniai yra priešingų kypčių, o Xi_b'*- atveju jie sutampa. Dėl to antrasis barionas yra truputėlį sunkesnis, rašoma CERN pranešime spaudai.
„Gamta buvo maloninga ir suteikė mums dvi daleles už vienos kainą“, – pokštavo Paryžiaus VI universiteto CNRS LPNHE laboratorijos mokslininkas Matthew Charlesas. „Xi_b'- savo mase yra labai artimas savo skilimo produktų masės sumai: jei jis būtų bent truputėlį lengvesnis, mes jo visai nebūtume aptikę naudojant tokią skilimo produktų technologiją, kokią turime“.
„Tai labai žavingas rezultatas. Dėl puikaus LHCb gebėjimo identifikuoti hadronus, kuris yra unikalus lyginant su kitais LHC eksperimentais, galėjome atskirti labai švarų ir stiprų signalą iš fono. Dar kartą įrodyta, koks jautrus ir tikslus yra LHCb jutiklis“, – sakė Niujorko Sirakūzų universiteto mokslininkas Stephenas Buskas.
Be dalelių masės mokslininkai apskaičiavo ir santykinį naujųjų dalelių susidarymo dažnį, jų plotį (pagal kurį vertinamas dalelių nestabilumas) ir kitas skilimo charakteristikas. Visi šie duomenys atitinka prognozes, pagrįstas Kvantinės chromodinamikos teorija (QCD).
QCD – tai dalelių fizikos Standartinio modelio dalis. Ši teorija aprašo fundamentaliąsias medžiagos daleles, jų tarpusavio sąveikas ir jėgas. QCD patikrinimas tokiu tikslumu – labai svarbus mūsų suvokimui apie kvarkų dinamiką, kurios modeliai yra be galo sunkiai apskaičiuojami.
„Jei norime rasti naujų dalelių, peržengiančių Standartinio modelio ribas, mums visų pirma reikia turėtu aiškų vaizdą. Tokie didelio tikslumo tyrimai mums padės Standartinio modelio aprašytus efektus ateityje atskirti nuo visko, kas yra nauja ir netikėta“, – sakė LHCb fizikos koordinatorius, Amsterdamo Nikhef instituto mokslininkas Patrickas Koppenburgas.
Duomenų registravimas LHCb jutikliu vykdytas 2011–2012 metais. Dabar, po pirmo ilgalaikio išjungimo ir tobulinimo darbų, LHC vėl ruošiamas paleidimui 2015 pavasarį.
