Pół wieku poszukiwań przyniosło efekty. Mamy ostatni brakujący barion podwójnie powabny
Po 50 latach poszukiwań w końcu się udało. Naukowcy z eksperymentu LHCb przy Wielkim Zderzaczu Hadronów ogłosili odkrycie ostatniej brakującej cząstki z rodziny barionów podwójnie powabnych. Jej istnienie przewidziano w czasach, gdy fizycy dopiero uczyli się odczytywać alfabet materii.
Materia, którą znamy – atomy, z których zbudowane są ciała, planety, gwiazdy – składa się z kilku rodzajów cząstek elementarnych. Wśród nich są kwarki. Kwarki nie lubią samotności. Zawsze łączą się w grupy. Głównie w pary zwane mezonami lub trójki zwane barionami. Jest sześć rodzajów kwarków: górny, dolny, dziwny, powabny, niski (piękny) i wysoki (prawdziwy). Proton, podstawowy budulec jądra atomowego, to barion: dwa kwarki górne i jeden dolny.
Kiedy w 1974 roku odkryto kwark powabny, fizycy musieli rozbudować swoje tabele możliwych kombinacji. Wśród nowych cząstek, które zapowiadała teoria, znalazła się rodzina barionów podwójnie powabnych. Cząstek złożonych z dwóch kwarków powabnych i jednego kwarka lekkiego: górnego, dolnego lub dziwnego. Przez dekady pozostawały one bytem czysto teoretycznym. Żaden akcelerator nie był w stanie ich wyprodukować, żaden detektor – wychwycić.
Dopiero Wielki Zderzacz Hadronów dał fizykom odpowiednie narzędzie. LHCb, eksperyment zaprojektowany do badania ciężkich kwarków, w 2017 roku ogłosił odkrycie pierwszej z tych cząstek. Informowaliśmy wówczas o znalezieniu cząstki Ξcc++ (Ksi cc++), złożonej z dwóch kwarków powabnych i jednego górnego. Na początku 2026 roku pisaliśmy o drugim takim barionie, Ξcc+ (Ksi cc+) z kwarkiem dolnym. Teraz, w czerwcu, przyszła kolej na ostatnią i najtrudniejszą: Ωcc+ (Omega cc+), barion z kwarkiem dziwnym.
Poszukiwania prowadzono na danych zebranych przez unowocześniony detektor LHCb, który po modernizacji pracuje przy pięciokrotnie większej intensywności zderzeń niż wcześniej. Analiza była ślepa. Obszar spodziewanych mas cząstki nie był znany analitykom, by badacze nie mogli nieświadomie dopasowywać procedur do oczekiwanego wyniku. Udało się. Znaczenie statystyczne przekroczyło 8σ, co znacznie powyżej progu 5 sigma, który w fizyce uznaje się za odkrycie.
Zmierzona masa Ωcc+ wynosi 3725,9 MeV/c2. To około cztery razy więcej niż masa protonu. Cząstka jest o 104 MeV cięższa od swojej kuzynki Ξcc++, co dokładnie odpowiada wzorcom obserwowanym wśród innych cząstek zawierających kwarki dziwne. Materia lubi powtarzać swoje wzory.
W Wielkim Zderzaczu odkryto dotąd 85 złożonych cząstek, w tempie około pięciu rocznie. Granica stu powinna zostać osiągnięta w ciągu dwóch, trzech lat.
Ale ważniejsze od liczb jest co innego. Bariony podwójnie powabne to wyjątkowe laboratorium dla badania oddziaływań silnych – siły, która klei kwarki razem i której pełne matematyczne opisanie wciąż przekracza nasze możliwości. Każdy pomiar masy tych cząstek to sprawdzian dla modeli i obliczonych z pierwszych zasad przewidywań.
Osoby zainteresowane szczegółami zapraszamy do zapoznania się z artykułem udostępnionym na witrynie CERN-u.
Komentarze (0)