Fyzici z Velkého hadronového urychlovače (LHC) v CERN potvrdili existenci vzácné těžké částice obsahující dva kouzelné kvarky – objev, který uzavírá dvacetiletou debatu o její hmotnosti a vrhá světlo na základní síly, které řídí hmotu. Nová částice, nazvaná Xicc+, je exotický baryon, typ složené částice vytvořené z kvarků.
Co jsou baryony a proč jsou důležité?
Baryoni jsou základní stavební kameny hmoty. Do této kategorie spadají běžné částice, jako jsou protony a neutrony. Každý baryon se skládá ze tří kvarků, které přicházejí v různých „příchutích“. Protony se například skládají ze dvou kvarků „up“ a jednoho „down“ kvarku. Těžší kvarky, jako jsou kvarky charm, se však mohou také spojovat a vytvářet baryony, ačkoli jsou ze své podstaty nestabilní a rychle se rozpadají.
Částice Xicc+ se skládá ze dvou šarmových kvarků a jednoho down kvarku. Jeho existence byla předpovězena teoretickými modely, ale je extrémně obtížné jej odhalit kvůli jeho extrémně krátké životnosti: méně než biliontina sekundy.
Řešení vleklé divergence
Tento objev není jen objevem nové částice; řeší nesrovnalost sahající až do roku 2002. Experiment SELEX ve Fermilab National Laboratory oznámil objev podobné částice, ale s mnohem menší hmotností, než se očekávalo. Experiment LHCb poté, co byl upgradován za účelem zvýšení citlivosti, nyní detekoval Xicc+ s hmotností odpovídající teoretickým předpovědím.
„Nyní jsme ho našli, ale jeho hmotnost je podobná hmotnosti jeho partnera [Xicc++], kterého jsme objevili před několika lety, a nikoli toho, co předpověděl SELEX,“ říká Chris Parkes z University of Manchester.
Statistická významnost nového objevu přesahuje 7 sigma – úroveň tak vysoká, že si fyzici věří, že se nejedná o statistickou náhodu.
Důsledky pro částicovou fyziku
Objev Xicc+ poskytuje pohled na to, jak silná jaderná síla váže kvarky dohromady, zejména ty těžší. Současné teoretické modely mají potíže s přesným předpovídáním chování těchto částic.
Někteří fyzici, jako Juan Rojo z Vrije Universiteit Amsterdam, naznačují, že objev nenabízí okamžité revoluční poznatky. Nová data však mohou být zásadní pro zlepšení teoretického rámce.
“Data jsou nyní před teorií pro tyto typy částic,” říká Rojo, “ale za pět let by toto měření mohlo odpovědět na velmi důležité teoretické otázky.”
Tento objev zdůrazňuje sílu modernizovaných srážečů částic, jako je LHC, a ukazuje, že i po desetiletích výzkumu základní fyzika stále přináší překvapení. Částice Xicc+ není jen potvrzením existujících teorií, ale také katalyzátorem pro další studium nejzákladnějších složek hmoty.
