Тяжелый родственник протона: в ЦЕРНе открыли частицу с двойным «шармом»
Пока человечество пытается разобраться с земными проблемами, в швейцарских туннелях ЦЕРНа продолжают разбирать вселенную на запчасти. На этот раз физики наткнулись на что-то действительно «тяжелое» в прямом смысле слова. Команда ученых, в числе которых ключевую роль сыграли исследователи из Манчестерского университета, объявила о открытии новой субатомной частицы на Большом адронном коллайдере (LHC). Новичок получил название Ξcc+ (Кси-cc-плюс), и это не просто очередная строка в учебнике физики, а тяжелый «родственник» обычного протона.
Манчестерское наследие и кварковый коктейль
Ирония истории заключается в том, что протон также был открыт в Манчестере Эрнестом Резерфордом еще в 1917–1919 годах. Но если классический протон довольствуется двумя верхними и одним нижним кварками, то Ξcc+ играет в высшей лиге масс. В его составе — два «чарующих» (charm) кварка и один нижний. Замена легких кварков на их массивные аналоги делает эту частицу значительно тяжелее, что позволяет ученым лучше понять сильные взаимодействия, которые удерживают материю вместе.
Это открытие стало первым значительным результатом работы модернизированного детектора LHCb. Это гигантский международный проект, где более 1000 ученых пытаются понять, почему мы вообще существуем (в частности, куда делась антиматерия). Профессор Крис Паркс (Chris Parkes) из Манчестера, который возглавлял международное сотрудничество, проводит прямые параллели между прошлым и настоящим.
Эксперимент Резерфорда с золотой фольгой в подвале Манчестера изменил наше понимание материи, а сегодняшнее открытие продолжает эту традицию, используя передовые технологии в ЦЕРНе. Оба достижения демонстрируют, насколько далеко нас может привести исследование, движимое любопытством.
Технологическое «око» за миллионы евро
Чтобы увидеть Ξcc+, недостаточно просто смотреть в микроскоп. Нужна сверхбыстрая «камера». Группа из Манчестера разработала ключевые модули кремниевых пиксельных детекторов, которые собирали непосредственно в университетском корпусе Шустера. Эти устройства фиксируют события с невероятной скоростью — 40 миллионов раз в секунду. Фактически, это позволяет реконструировать распады частиц с точностью, которая ранее была недоступна.
Доктор Стефано Де Капуа (Stefano De Capua), который руководил производством этих модулей, отмечает, что технология имеет и земное применение. Специально разработанные кремниевые чипы уже адаптируют для медицинской визуализации, так что ваши будущие рентгеновские снимки могут быть обязаны своей четкостью именно поискам экзотических кварков в ЦЕРНе.
Закрытие гештальта двадцатилетней давности
Частицу Ξcc+ вычислили через ее распад на три более легких компонента: Λc+, K- и π+. Данные собирали в течение 2024 года во время протон-протонных столкновений. Физики зафиксировали четкий пик — около 915 событий при массе 3619.97 МэВ/c². Это не просто цифры, а финальная точка в споре, который длился более двух десятилетий. Ранее уже были попытки заявить о обнаружении этой частицы, но те результаты не подтвердились. Теперь же, благодаря обновленному оборудованию Манчестерского университета и их коллег, существование частицы доказано официально, а ее масса отлично вписывается в теоретические ожидания, в отличие от прежних ошибочных «сенсаций».
Пока физики погружаются в микромир, инженеры ищут способы выживания техники в экстремальных условиях. Например, для работы в космосе или на полюсах потребуется конденсатор, который работает при -100°C, который недавно представили китайские исследователи.
Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.
