#
Från observationen av partikeln hoppas fysikerna kunna producera stabila exotiska partiklar. Den har den längsta sönderfallstiden av all exotisk materia och består av två kvarkar och två antikvarkar
En ny exotisk materiepartikel med mycket speciella egenskaper har upptäckts av forskare vid Cern och presenterats vid European Physical Society Conference on High Energy Physics. Den viktigaste detaljen är att det är den mest långlivade partikel som någonsin observerats. Denna nya partikel har en längre sönderfallstid än någon annan exotisk materia, och upptäckten ger fysikerna hopp om att det en dag kommer att bli möjligt att framställa stabila exotiska partiklar, dvs. partiklar som existerar utanför den ursprungliga formuleringen av två- och trekvarkspartiklar.
Detektering av den längsta partikeln någonsin
Under experimentet Large Hadron Collider beauty (LHCb) observerade forskarna att den nya Tcc+-partikeln är en tetrapartikel som består av två kvarkar och två antikvarkar. Kvarkar är materiens grundläggande byggstenar. De kombineras för att bilda hadroner, t.ex. protoner och neutroner, som består av tre kvarkar, och mesoner, som bildas som kvark-antikvark-par. Flera tetrakvarkpartiklar har upptäckts under de senaste åren, men Tcc+ är den första som innehåller två kvarkcharmer, utan några antikvarkcharmer för att balansera dem. Tcc+ är också den första partikel som hittats som tillhör en klass av tetraquarkar med två tunga kvarkar och två lätta antikvarkar.
Dessa partiklar sönderfaller till ett par mesoner som var och en består av en av de tunga kvarkarna och en av de lätta antikvarkarna. Enligt vissa teoretiska förutsägelser bör massan hos sådana tetraquarkar ligga mycket nära summan av massorna hos de två mesonerna. Denna närhet till massan gör sönderfallet "svårt", vilket leder till att partikeln får en längre livslängd, vilket är fallet med Tcc+, den mest långlivade exotiska hadron som hittills hittats.
Fyndet av den nya tetrakvarken är enligt fysikerna intressant för vidare studier. De partiklar som den sönderfaller i är alla relativt lätta att upptäcka, och i kombination med den lilla energimängd som finns tillgänglig vid sönderfallet leder detta till en utmärkt precision när det gäller massan och gör det möjligt att analysera kvantantalet för denna fascinerande partikel. Mätningen av dess lilla sönderfallsenergi ökar förtroendet för att en tetrakvark som består av två nedre kvarkar och en upp- och nedåtgående antikvark skulle ha en negativ kärnkrafts-sönderfallsenergi, vilket gör den mycket stabil. En dubbelbotten-tetrakvark "produceras sällan och ligger utanför räckvidden för Large Hadron Collider's nuvarande luminositet", säger Ivan Polyakov från LHCb-experimentet.
Förutom att Tcc+ förutspår en möjlig produktion av stabila exotiska partiklar, gör den längre livslängd än andra tetrakvarkar det lättare att studera mesoner, samtidigt som den låga energin gör det möjligt att göra mer exakta mätningar. Detta kan göra det lättare att testa noggrannheten hos teoretiska fysikmodeller på subatomär nivå.
De senaste upptäckterna inom fysiken inkluderar ny forskning om svarta hål, vars gas kan utlösa galaktiska tsunamis.
Stefania Bernardini