Experimento no CERN encerra uma busca de mais de 20 anos pela partícula Ξcc+
Cientistas da Universidade de Manchester tiveram participação decisiva na descoberta de uma nova partícula subatômica no Grande Colisor de Hádrons (LHC), no CERN. Batizada de Ξcc+ (Xi-cc-mais), a partícula é um novo tipo de partícula pesada, semelhante a um próton, formada por dois quarks charm e um quark down.
A partícula Ξcc+ observada é uma parente mais pesada do próton, que foi descoberto em Manchester por Ernest Rutherford e seus colegas entre 1917 e 1919. O próton é composto por dois quarks up e um quark down. Os detalhes da descoberta da Ξcc+ foram apresentados na conferência Rencontres de Moriond Electroweak.
Essa nova descoberta substitui os quarks up por seus equivalentes mais massivos - os quarks charm. Ela dá continuidade a uma tradição iniciada na década de 1950, quando físicos de Manchester foram os primeiros a identificar um membro da família de partículas Ξ (Xi).
O achado também marcou o primeiro resultado obtido com o detector LHCb модерnizado, um grande projeto internacional que reúne mais de 1000 cientistas de 20 países.
O professor Chris Parks, chefe do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Manchester, liderou a colaboração internacional durante a instalação e as primeiras operações do detector LHCb модерnizado. A equipe do LHCb em Manchester projetou e construiu componentes essenciais do sistema de rastreamento atualizado - módulos de detectores de pixel de silício, montados no edifício Schuster da universidade. Esses detectores têm papel central na reconstrução precisa dos decaimentos de partículas em que o sinal da Ξcc+ foi encontrado.
O professor Parks afirmou: «O experimento de Rutherford com folha de ouro no porão de Manchester transformou nossa compreensão da matéria, e a descoberta de hoje leva essa tradição adiante, usando tecnologia de ponta no CERN. Ambas as conquistas mostram até onde pode nos levar a pesquisa movida pela curiosidade».
O doutor Stefano De Capua, da Universidade de Manchester, que coordenou a produção dos módulos dos detectores de silício, acrescentou: «O detector é uma espécie de "câmera" que registra as partículas produzidas no LHC e faz 40 milhões de imagens por segundo. Ele usa um chip de silício especialmente desenvolvido, que também tem uma versão voltada para uso em imagem médica».
A partícula Ξcc+ foi identificada por meio de seu decaimento em três partículas mais leves (Λc+ K- π+), registrado em colisões próton-próton no LHC em 2024, no primeiro ano de operação completa do experimento LHCb модерnizado. Foi observado um pico claro de cerca de 915 eventos na massa de 3619,97 MeV/c², em linha com as expectativas baseadas na partícula parceira Ξcc++ já detectada anteriormente.
Essa observação resolve uma questão em aberto há mais de duas décadas, desde que foi feita uma alegação não confirmada sobre a detecção dessa partícula. O detector LHCb encontrou a partícula com uma massa incompatível com essa declaração inicial, mas coerente com as previsões teóricas.
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