Ngày 06/07/2017 tại Hội nghị EPS về Vật lý Năng lượng Cao ở Venice, thí nghiệm LHCb tại Máy gia tốc hạt LHC của CERN đã báo cáo về việc quan sát hạt Ξcc++ (Xicc++), một hạt mới chứa hai quark duyên (charm quark) và một quark lên (up quark).

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Ảnh minh họa thực hiện bởi CERN.

Sự tồn tại của hạt này trong gia đình baryon đã được kỳ vọng bởi các lý thuyết hiện tại, nhưng các nhà vật lý đã cất công tìm kiếm các hạt baryon với hai quark nặng như vậy trong nhiều năm. Khối lượng của hạt mới nhận diện này là khoảng 3621 MeV, nặng hơn bốn lần so với hạt baryon quen thuộc nhất - proton, là một tính chất phát sinh từ việc chứa hai hạt quark duyên trong nó. Đây là lần đầu tiên một hạt như vậy được phát hiện một cách rõ ràng.

Gần như tất cả vật chất chúng ta nhìn thấy xung quanh đều cấu thành từ các hạt baryon, là những hạt quen thuộc tạo thành bởi ba quark, các hạt được biết đến nhiều nhất là proton và neutron. Nhưng có đến sáu loại quark tồn tại, và về mặt lý thuyết, các kết hợp khác nhau có thể hình thành các dạng khác của baryon. Các hạt baryon đã được quan sát đến nay đều được cấu tạo nhiều nhất là một quark nặng.

"Tìm kiếm một baryon chứa hai quark nặng là một mối quan tâm lớn khi nó sẽ cung cấp một công cụ đặng biệt cho các thuyết sắc động lực học lượng tử trong tương lai, là lý thuyết mô tả tương tác mạnh, một trong bốn lực cơ bản", Giovanni Passaleva, người phát ngôn của nhóm hợp tác LHCb, cho biết. "Các hạt như vậy do đó sẽ giúp chúng ta nâng cao sức mạnh dự đoán cho các lý thuyết của chúng ta".

"Trái ngược với các Baryon trong đó ba quark trình diễn một điệu nhảy chặt chẽ xung quanh nhau, một baryon hai quark nặng được kỳ vọng là sẽ hành xử như một hệ hành tinh, nơi mà hai quark nặng đóng vai trò của các ngôi sao nặng quay quanh nhau, với một quark nhẹ hơn quay xung quanh hệ nhị phân này", Guy Wilkinson, cựu phát ngôn viên của nhóm hợp tác, cho biết thêm.

Việc đo đạc các tính chất của Ξcc++ sẽ giúp củng cố hiểu biết về cách hành xử của một hệ chứa hai quark nặng và một quark nhẹ. Các hiểu biết quan trọng có thể thu được bởi các cơ chế phân rã và các sản phẩm đo đạc chính xác, và thời gian tồn tại của hạt mới này.

Quan sát hạt baryon mới này được cho là một thách thức và đã được thực hiện nhờ sự cung cấp các hạt quark nặng tỷ lệ cao tại LHC và nhờ vào khả năng đặc biệt của thí nghiệm LHCb, có thể nhận diện các sản phẩm phân rã với hiệu năng tuyệt vời.

Hạt baryon Ξcc++ đã được nhận diện thông qua sự phân rã của nó thành một baryon Λc+ và ba hạt meson nhẹ hơn là K-, π+ và π+.

Việc quan sát Ξcc++ ở LHCb nâng cao kỳ vọng phát hiện các sự hiện diện khác của gia đình baryon hai quark nặng. Chúng sẽ được tìm kiếm ở LHC từ bây giờ.

Kết quả này dựa trên dữ liệu 13 TeV ghi được trong lần chạy số 2 tại Máy gia tốc hạt LHC, và được xác nhận sử dụng dữ liệu 8 TeV từ lần chạy số 1. Nhóm hợp tác đã gửi công bố báo cáo các phát hiện này đến tạp chí Physical Review Letters.

Nguồn: CERN

Tham khảo

Author: Hien PHAN
Nguyên chủ nhiệm CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Nghiên cứu sinh ngành Vật lý thiên văn tại APC Laboratory, Paris Diderot University, Cộng hòa Pháp.