Um dos detectores do Large Hadron Collider descobriu uma nova partícula, consistindo em quatro quarks encantados. Os físicos acreditam que este é o primeiro representante de uma classe não descrita de partículas.
A distribuição bidimensional (inferior direita) dos candidatos di-J / ψ e suas projeções em (inferior esquerda) M (1) μμ e (superior) M (2) μμ. Quatro componentes estão presentes porque cada projeção consiste no sinal e nos candidatos J / ψJ / ψ de fundo. Os rótulos J / ψ1, 2 e bkg1,2 representam, respectivamente, as contribuições do sinal e do fundo para a distribuição M (1), (2) μμ.
A colaboração do LHCb (experimento de beleza do Large Hadron Collider) encontrou um novo tipo de partícula de quatro quarks que nunca foi vista antes. A descoberta foi apresentada em um seminário recente no CERN e também é descrita em um artigo no site de pré-impressão arXiv. Esta descoberta ajudará os cientistas a compreender os quarks - as partículas fundamentais do Modelo Padrão do Universo.
Eles geralmente se unem em grupos de dois (quark - antiquark) ou três para formar prótons e nêutrons. Partículas maiores são consideradas exóticas, mas os cientistas há muito supõem que elas podem ser compostas de quatro ou cinco quarks (os chamados tetraquarks e pentaquarks). Nos últimos anos, experimentos no Large Hadron Collider (LHC) confirmaram a existência de tais hádrons. Eles são ideais para estudar a força nuclear forte, uma das quatro forças fundamentais do universo que une prótons, nêutrons e núcleos atômicos.
"A partícula que acabamos de descobrir é a primeira a ser composta de quarks pesados do mesmo tipo: dois quarks encantados e antiquarks", disse o porta-voz do LHCb, Giovanni Passaleva. "Até agora, o LHCb e outros experimentos registraram apenas tetraquarks com no máximo dois quarks pesados, e nenhum deles tinha mais de dois quarks do mesmo tipo."
Para buscar novos tetraquarks T cccc, a equipe do LHCb calculou sua massa possível e estudou os dados obtidos no detector durante os períodos do primeiro e segundo lançamentos do LHC em 2009-2013 e 2015-2018. Ela encontrou dois surtos de energia na faixa de 6900 e 6400-6600 megaeletronvolts. Na tentativa de descrever os resultados obtidos, os cientistas encontraram mais de cinco desvios-padrão na faixa de 6200-7400 megaeletronvolts. Isso é o suficiente para anunciar a descoberta de uma nova partícula. Além disso, tais saltos correspondem à massa T cccc. "Esta partícula é única - um hádron exótico contendo quatro quarks em vez de dois ou três em partículas comuns de matéria, e o primeiro contendo quarks pesados", dizem os cientistas.
Ainda não está claro se a nova partícula é um "verdadeiro tetraquark", isto é, um sistema de quatro quarks fortemente ligados, ou se consiste em dois pares comuns. De qualquer forma, a nova partícula ajudará os teóricos a testar modelos da cromodinâmica quântica, que descreve a forte interação das partículas. Os autores pretendem continuar as pesquisas durante o terceiro lançamento do LHCb, em março de 2021.
