Un tipico evento di LHCb completamente ricostruito. Particelle identificate come pioni, kaon, ecc. sono mostrati in diversi colori. Credito:collaborazione LHCb
L'esperimento LHCb al CERN è un focolaio di nuovi ed eccezionali risultati di fisica. Solo negli ultimi mesi, la collaborazione ha annunciato la misurazione di un decadimento di particelle molto raro e la prova di una nuova manifestazione di asimmetria materia-antimateria, per citare solo due esempi.
In un documento pubblicato oggi, la collaborazione LHCb ha annunciato la scoperta di un nuovo sistema di cinque particelle tutte in un'unica analisi. L'eccezionalità di questa scoperta è che osservare cinque nuovi stati contemporaneamente è un evento piuttosto unico.
Le particelle sono risultate essere stati eccitati - uno stato particellare che ha un'energia superiore alla configurazione minima assoluta (o stato fondamentale) - di una particella chiamata "Omega-c-zero", ? C 0 . questo C 0 è un barione, una particella con tre quark, contenente due quark "strano" e uno "fascino". Ωc0 decade attraverso la forza forte in un altro barione, chiamato "Xi-c-plus", c + (contenente un "fascino", un quark "strano" e un quark "up") e un kaon K -. Allora il c + la particella decade a sua volta in un protone p, un kaon K- e un pione π + .
Dall'analisi delle traiettorie e dell'energia lasciata nel rivelatore da tutte le particelle in questa configurazione finale, la collaborazione con LHCb potrebbe risalire all'evento iniziale:il decadimento del C 0 – e i suoi stati eccitati. Questi stati di particelle sono chiamati, secondo la convenzione standard, ? C (3000)0, c(3050) 0 , ? C (3066) 0 , c(3090) 0 e Ωc(3119) 0 . I numeri indicano le loro masse in megaelettronvolt (MeV), come misurato da LHCb.
Questa scoperta è stata resa possibile grazie alle capacità specializzate del rivelatore LHCb nel riconoscimento preciso di diversi tipi di particelle e anche grazie al grande set di dati accumulato durante la prima e la seconda corsa del Large Hadron Collider. Questi due ingredienti hanno permesso di identificare i cinque stati eccitati con un livello schiacciante di significatività statistica, il che significa che la scoperta non può essere solo un caso statistico di dati.
Il prossimo passo sarà la determinazione dei numeri quantici di queste nuove particelle – numeri caratteristici usati per identificare le proprietà di una particella specifica – e la determinazione del loro significato teorico. Questa scoperta contribuirà a capire come i tre quark costituenti sono legati all'interno di un barione e anche a sondare la correlazione tra quark, che gioca un ruolo chiave nella descrizione degli stati multi-quark, come tetraquark e pentaquark.
