Científicos de la Universidad de Manchester han desempeñado un papel clave en la detección de una partícula subatómica previamente desconocida en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. partícula, llamada Ξcc⁺ (Xi-cc-plus), una partícula pesada parecida a un protón compuesta por dos quarks arriba y un quark abajo.
Esta es la primera detección de partículas utilizando el detector LHCB actualizado. La actualización es parte de un esfuerzo internacional más amplio que involucra a más de 1.000 investigadores en 20 países. El Reino Unido contribuyó más que cualquier otro país, con Manchester brindando un liderazgo significativo.
Un pariente más pesado del protón.
Recién descubierto Ξcc⁺ es parte de la misma familia que el protón, que fue detectado por primera vez por Ernest Rutherford y sus colegas en Manchester entre 1917 y 1919. Un protón tiene dos quarks arriba y uno abajo, Ξcc⁺ reemplaza los quarks up con quarks charm más pesados.
Esta investigación se basa en una larga historia de investigación en física de partículas en Manchester. En la década de 1950, científicos universitarios identificaron por primera vez un miembro de la familia de partículas Ξ (Xi), sentando las bases para tales descubrimientos.
El papel de Manchester en la actualización del detector LHCb
El profesor Chris Parkes, jefe del Departamento de Física y Astronomía de la universidad, dirigió la colaboración internacional durante la instalación y operación inicial del detector LHCB actualizado. Supervisó la participación del Reino Unido en el proyecto durante más de diez años, guiándolo desde la aprobación inicial hasta su finalización.
El equipo del LHCb de Manchester diseñó y construyó las partes esenciales del sistema de seguimiento actualizado, incluido el módulo detector de píxeles de silicio integrado en el edificio Schuster de la Universidad. Estos componentes son importantes para rastrear con precisión la desintegración de partículas y detectar señales como Ξcc⁺
El profesor Parkes dijo: “El experimento de la lámina de oro de Rutherford en el sótano de Manchester cambió nuestra comprensión de la materia, y el descubrimiento de hoy se basa en ese legado utilizando la tecnología de vanguardia del CERN. Ambos hitos demuestran hasta dónde puede llevarnos la investigación impulsada por la curiosidad. Este descubrimiento demuestra el poder extraordinario y las capacidades superiores del detector LK. La contribución de Manchester al experimento”.
Detectores avanzados capturan colisiones de partículas
El Dr. Stefano Di Capua, de la Universidad de Manchester, dirigió el desarrollo del módulo detector de silicio. Describe que el detector funciona como una cámara de alta velocidad.
“El detector es una especie de ‘cámara’ que captura imágenes de las partículas producidas en el LHC y toma fotografías 40 millones de veces por segundo. Utiliza un chip de silicio diseñado a medida que también tiene una variante para su uso en aplicaciones de imágenes médicas”.
cómo incógnitacc⁺ Se detectan partículas
Los investigadores identificaron ΞccObserve cómo se desintegra en tres partículas de luz (Λdo⁺ K⁻ π⁺). Estos eventos de desintegración se registraron durante colisiones protón-protón en el LHC en 2024, el primer año en que el experimento LHCB mejorado funcionó a plena capacidad.
Se midió una señal clara de aproximadamente 915 eventos con una masa de 3619,97 MeV/c.2. Este resultado coincide con las predicciones basadas en partículas relacionadas descubiertas previamente, Ξcc⁺⁺
Resolviendo dos décadas de misterio en la física de partículas
Durante más de 20 años, los científicos cuestionaron las afirmaciones anteriores de que se hubiera observado esta partícula, pero esos hallazgos nunca fueron confirmados. Nuevas mediciones del LHCB sitúan la partícula en una masa que no coincide con las afirmaciones anteriores pero sí con las expectativas teóricas basadas en su partícula asociada.
¿Qué sigue para el CERN y Manchester?
De cara al futuro, la Universidad de Manchester desempeñará un papel de liderazgo en la siguiente fase del programa LHC, conocida como LHCb Upgrade 2. Esta actualización aprovechará el acelerador de alta luminosidad del LHC para recopilar más datos y explorar partículas raras con más detalle.
Detalles de Ξcc⁺ El descubrimiento fue presentado en la conferencia Rencontres de Moriond Electrowec.
