Két új szubatomi részecskét fedeztek fel

A két bariont nem csak súlyuk alapján tudták megkülönböztetni a fizikusok.

A barioncsaládhoz tartozó két új szubatomi részecskét fedeztek fel az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) fizikusai, akik kutatásaikat a Physical Review Letters folyóirat legújabb számában ismertetik.

A barionok, amelyekhez az atommagot alkotó protonok és neutronok is tartoznak, három erős kölcsönhatással „összetartott” elemi részecskéből, kvarkból épülnek fel. Különböző kvarkok léteznek: vannak „felkvarkok” (u-kvarkok/up quark), „lekvarkok” (d-kvark/down quark), továbbá megkülönböztetnek „furcsa kvarkokat” (s-kvark/strange quark), alapkvarkokat (b-kvark/ bottom quark), más néven „szépséges kvarkokat” (beauty quark) is.

Az Xi_b és az Xi_b* barionokat a kvarkmodell jósolta meg, ám létükre az első bizonyítékokat a CERN nagy hadronütköztetőjének (LHC) egyik detektorán, az LHCb-én 2011–2012-ben végzett kísérletek során összegyűjtött adatok elemzésével lelték. Egy rokonbariont, (Xi_b*0) az LHC másik detektorán, a CMS-kísérlet keretében észleltek 2012-ben – olvasható a PhysOrg hírportálon és a CERN honlapján.

Mindkét új barion egy szépséges (b), továbbá egy furcsa (s) és egy lekvarkot (d) tartalmaz. A „nehézsúlyú” b-kvarkoknak köszönhetően tömegük a proton tömegének a hatszorosa. Az azonos összetétel ellenére azonban két különböző barionról van szó, hiszen a tömegüket nem pusztán az alkotóelemek „summája”, hanem a konfigurációja is meghatározza, minden kvark ugyanis saját belső impulzusmomentummal, spinnel rendelkezik. Az Xi_b állapotban a két könnyebb kvark spinje ellenkező irányba mutat, míg az Xi_b* esetében egy sorba rendeződnek, ennek köszönhetően utóbbi barion kissé „súlyosabb”.

A két új szubatomi részecske tömege mellett a fizikusok vizsgálták, hogy milyen gyakorisággal képződnek ezek a barionok, mennyire instabilak, és meghatározták bomlásuk egyéb paramétereit is. Az eredmények egybeesnek a kvantum-színdinamika elmélet jóslataival.

Patrick Koppenburg, az amszterdami Nikhef Intézet tudósa a kutatásokról hangsúlyozta, a mostanihoz hasonlatos vizsgálatok révén születhet meg a standard modellen túlmutató új fizika. „Az ilyen nagy precizitású kutatások segítenek majd különbséget tenni a fizika standard modellből következő hatások és a jövőben észlelt új, váratlan jelenségek között” – fogalmazott Patrick Koppenburg.