I dag, LHCb-experimentet vid CERN presenterar en ny upptäckt vid European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP). Den nya partikeln som upptäcktes av LHCb, märkt som T _cc ⁺ , är en tetraquark - en exotisk hadron som innehåller två kvarker och två antikvarker. Det är den längsta exotiska materialpartikel som någonsin upptäckts, och den första som innehöll två tunga kvarkar och två lätta antikvarker.

Kvarker är de grundläggande byggstenarna från vilka materia är konstruerad. De kombineras för att bilda hadroner, nämligen baryoner, såsom protonen och neutronen, som består av tre kvarkar, och mesoner, som bildas som kvark-antikvark-par. Under de senaste åren har ett antal så kallade exotiska hadroner-partiklar med fyra eller fem kvarkar, i stället för de konventionella två eller tre - har hittats. Dagens upptäckt är av en särskilt unik exotisk hadron, en exotisk exotisk hadron om du vill.

Den nya partikeln innehåller två charmkvarkar och en upp och ner -antikvart. Flera tetraquarks har upptäckts de senaste åren (inklusive en med två charmkvarkar och två charmantikvarier), men detta är den första som innehåller två charmkvarkar, utan charm antiquarks att balansera dem. Fysiker kallar detta "öppen charm" (i detta fall, "dubbel öppen charm"). Partiklar som innehåller en charmkvark och en charmantiquark har "dold charm" - charmkvantnumret för hela partikeln ger upp till noll, precis som en positiv och en negativ elektrisk laddning skulle göra. Här summerar charmkvantnumret upp till två, så det har dubbelt så mycket charm!

Kvarkhalten i T _cc ⁺ , har andra intressanta funktioner förutom att vara öppen charm. Det är den första partikeln som hittas som tillhör en klass av tetraquarks med två tunga kvarkar och två lätta antikvarker. Sådana partiklar sönderfaller genom att omvandlas till ett par mesoner, var och en bildad av en av de tunga kvarkerna och en av de lätta antikvarken. Enligt några teoretiska förutsägelser, massan av tetraquarks av denna typ bör vara mycket nära summan av massorna av de två mesonerna. Sådan närhet i massa gör förfallet "svårt, "vilket resulterar i en längre livslängd för partikeln, och verkligen T _cc ⁺ , är den längsta exotiska hadron hittills.

Upptäckten banar väg för en sökning efter tyngre partiklar av samma typ, med en eller två charmkvarkar ersatta med bottenkvarkar. Partikeln med två bottenkvarker är särskilt intressant:enligt beräkningar, dess massa bör vara mindre än summan av massorna för alla par B -mesoner. Detta skulle göra förfallet inte bara osannolikt, men faktiskt förbjudet:partikeln skulle inte kunna förfalla via den starka interaktionen och skulle behöva göra det via den svaga interaktionen istället, vilket skulle göra sin livstid flera storleksordningar längre än någon tidigare observerad exotisk hadron.

Nya T. _cc ⁺ , tetraquark är ett lockande mål för vidare studier. Partiklarna som den sönderfaller i är alla relativt lätta att upptäcka och, i kombination med den lilla mängden tillgänglig energi i förfallet, detta leder till en utmärkt precision på dess massa och gör det möjligt att studera kvantnumren för denna fascinerande partikel. Detta, i tur och ordning, kan ge ett strikt test för befintliga teoretiska modeller och kan till och med möjliggöra att undersökningar av tidigare ouppnåeliga effekter kan göras.