Важкий родич протона: у ЦЕРНі відкрили частинку з подвійним «шармом»
Поки людство намагається розібратися з земними проблемами, у швейцарських тунелях ЦЕРНу продовжують розбирати всесвіт на запчастини. Цього разу фізики натрапили на дещо справді «важке» у прямому сенсі слова. Команда науковців, серед яких ключову роль відіграли дослідники з Манчестерського університету, оголосила про відкриття нової субатомної частинки на Великому адронному колайдері (LHC). Новачок отримав назву Ξcc+ (Ксі-cc-плюс), та це не просто черговий рядок у підручнику фізики, а важкий «родич» звичайного протона.
Манчестерська спадковість та кварковий коктейль
Іронія історії полягає в тому, що протон також був відкритий у Манчестері Ернестом Резерфордом ще у 1917–1919 роках. Але якщо класичний протон задовольняється двома верхніми та одним нижнім кварками, то Ξcc+ грає у вищій лізі мас. У її складі — два «чарівні» (charm) кварки та один нижній. Заміна легких кварків на їхні масивні аналоги робить цю частинку значно важчою, що дозволяє вченим краще зрозуміти сильні взаємодії, які утримують матерію вкупі.
Це відкриття стало першим вагомим результатом роботи модернізованого детектора LHCb. Це гігантський міжнародний проєкт, де понад 1000 вчених намагаються зрозуміти, чому ми взагалі існуємо (зокрема, куди поділася антиматерія). Професор Кріс Паркс (Chris Parkes) з Манчестера, який очолював міжнародну колаборацію, проводить прямі паралелі між минулим та сучасністю.
Експеримент Резерфорда з золотою фольгою в підвалі Манчестера змінив наше розуміння матерії, а сьогоднішнє відкриття продовжує цю традицію, використовуючи передові технології в ЦЕРНі. Обидва досягнення демонструють, наскільки далеко може завести нас дослідження, рухоме цікавістю.
Технологічне «око» за мільйони євро
Щоб побачити Ξcc+, недостатньо просто дивитися в мікроскоп. Потрібна надшвидка «камера». Група з Манчестера розробила ключові модулі кремнієвих піксельних детекторів, які збирали безпосередньо в університетському корпусі Шустера. Ці пристрої фіксують події з неймовірною швидкістю — 40 мільйонів разів на секунду. Фактично, це дозволяє реконструювати розпади частинок з точністю, яка раніше була недоступною.
Доктор Стефано Де Капуа (Stefano De Capua), який керував виробництвом цих модулів, зазначає, що технологія має і приземлене застосування. Спеціально розроблені кремнієві чіпи вже адаптують для медичної візуалізації, тож ваші майбутні рентгенівські знімки можуть завдячувати своїй чіткості саме пошукам екзотичних кварків у ЦЕРНі.
Закриття гештальту двадцятирічної давнини
Частинку Ξcc+ вирахували через її розпад на три легші компоненти: Λc+, K- та π+. Дані збирали протягом 2024 року під час протон-протонних зіткнень. Фізики зафіксували чіткий пік — близько 915 подій при масі 3619.97 МеВ/c². Це не просто цифри, а фінальна крапка в суперечці, що тривала понад два десятиліття. Раніше вже були спроби заявити про виявлення цієї частинки, але ті результати не підтвердилися. Тепер же, завдяки оновленому обладнанню Манчестерського університету та їхніх колег, існування частинки доведено офіційно, а її маса ідеально вписується в теоретичні очікування, на відміну від попередніх помилкових «сенсацій».
Поки фізики занурюються в мікросвіт, інженери шукають способи виживання техніки в екстремальних умовах. Наприклад, для роботи в космосі або на полюсах знадобиться конденсатор, що працює при -100°C, який нещодавно презентували китайські дослідники.