Физики открыли тяжелого «кузена» протона на Большом адронном коллайдере

Учёные из Манчестерского университета сыграли ключевую роль в идентификации ранее неизвестной субатомной частицы на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе. Частица, названная Ξ_cc⁺ (Кси-cc-плюс), является тяжелым аналогом протона и состоит из двух очарованных кварков и одного нижнего кварка.

Это первое открытие частицы с использованием модернизированного детектора LHCb. Модернизация — часть крупного международного проекта с участием более 1000 исследователей из 20 стран. Великобритания внесла наибольший вклад, а Манчестер обеспечил значительное руководство.

Новая частица Ξ_cc⁺ принадлежит к тому же семейству, что и протон, впервые идентифицированный в Манчестере Эрнестом Резерфордом и его коллегами в 1917-1919 годах. Если протон содержит два верхних кварка и один нижний, то в Ξ_cc⁺ верхние кварки заменены на более тяжелые очарованные.

Профессор Крис Паркес, возглавлявший международную коллаборацию во время установки и запуска обновленного детектора LHCb, отметил: «Эксперимент Резерфорда с золотой фольгой в манчестерском подвале изменил наше понимание материи, и сегодняшнее открытие продолжает это наследие, используя передовые технологии в ЦЕРНе».

Исследователи обнаружили Ξ_cc⁺, наблюдая за её распадом на три более лёгкие частицы. Эти события были зафиксированы во время столкновений протонов на БАК в 2024 году. Чёткий сигнал примерно из 915 событий был измерен при массе 3619,97 МэВ/c².

Это открытие разрешает загадку, длящуюся более 20 лет: предыдущие заявления об обнаружении этой частицы не подтверждались. Новые измерения LHCb показывают массу, которая не совпадает с ранними утверждениями, но согласуется с теоретическими ожиданиями.

Манчестерский университет продолжит ведущую роль в следующей фазе программы БАК, известной как LHCb Upgrade 2, которая позволит собрать больше данных для изучения редких частиц. Подробности об открытии представлены на конференции Rencontres de Moriond Electroweak.