Cientistas da Universidade de Manchester desempenharam um papel fundamental na detecção de uma partícula subatômica até então desconhecida no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN. partícula, chamada ΞCC⁺ (Xi-cc-plus), uma partícula pesada semelhante a um próton composta por dois quarks up e um quark down.
Isto marca a primeira detecção de partículas usando o detector LHCB atualizado. A atualização faz parte de um esforço internacional mais amplo que envolve mais de 1.000 investigadores em 20 países. O Reino Unido contribuiu mais do que qualquer outro país, com Manchester a fornecer uma liderança significativa.
Um parente mais pesado do próton
Recém-descoberto ΞCC⁺ faz parte da mesma família do próton, que foi detectado pela primeira vez por Ernest Rutherford e colegas em Manchester entre 1917–1919. Um próton tem dois quarks up e um quark down, ΞCC⁺ substitui quarks por quarks charmosos mais pesados.
Esta pesquisa baseia-se em uma longa história de pesquisa em física de partículas em Manchester. Na década de 1950, cientistas universitários identificaram pela primeira vez um membro da família de partículas Ξ (Xi), lançando as bases para tais descobertas.
O papel de Manchester na atualização do detector LHCb
O professor Chris Parkes, chefe do Departamento de Física e Astronomia da universidade, liderou a colaboração internacional durante a instalação e operação inicial do detector LHCB atualizado. Ele supervisionou o envolvimento do Reino Unido no projeto durante mais de dez anos, orientando-o desde a aprovação inicial até a conclusão.
A equipe do Manchester LHCb projetou e construiu as partes essenciais do sistema de rastreamento atualizado, incluindo o módulo detector de pixels de silício integrado no Edifício Schuster da Universidade. Esses componentes são importantes para rastrear com precisão o decaimento das partículas e detectar sinais como ΞCC⁺
O professor Parkes disse: “O experimento de folha de ouro de Rutherford no porão de Manchester mudou nossa compreensão da matéria, e a descoberta de hoje se baseia nesse legado usando a tecnologia de ponta do CERN. Ambos os marcos demonstram até onde a pesquisa movida pela curiosidade pode nos levar. Esta descoberta demonstra o poder extraordinário e as capacidades superiores do detector LK. A contribuição de Manchester para o experimento. “
Detectores avançados capturam colisões de partículas
O Dr. Stefano Di Capua, da Universidade de Manchester, liderou o desenvolvimento do módulo detector de silício. Ele descreve o detector como operando como uma câmera de alta velocidade.
“O detector é uma forma de ‘câmera’ que captura imagens das partículas produzidas no LHC e tira fotos 40 milhões de vezes por segundo. Ele usa um chip de silício personalizado que também possui uma variante para uso em aplicações de imagens médicas.”
como XCC⁺ Partículas são detectadas
Pesquisadores identificaram ΞCCObserve como ele decai em três partículas de luz (Λc⁺ K⁻ π⁺). Esses eventos de decaimento foram registrados durante colisões próton-próton no LHC em 2024, o primeiro ano em que o experimento atualizado do LHCB funcionou em plena capacidade.
Um sinal claro de cerca de 915 eventos foi medido a uma massa de 3.619,97 MeV/c2. Este resultado corresponde às previsões baseadas em partículas relacionadas descobertas anteriormente, ΞCC⁺⁺
Resolvendo um mistério de duas décadas na física de partículas
Durante mais de 20 anos, os cientistas contestaram afirmações anteriores de que esta partícula tinha sido observada, mas essas descobertas nunca foram confirmadas. Novas medições do LHCB colocam a partícula numa massa que não corresponde às afirmações anteriores, mas concorda com as expectativas teóricas baseadas na sua partícula parceira.
O que vem a seguir para o CERN e Manchester
Olhando para o futuro, a Universidade de Manchester desempenhará um papel de liderança na próxima fase do programa LHC, conhecida como LHCb Upgrade 2. Esta atualização aproveitará o acelerador LHC de alta luminosidade para recolher mais dados e explorar partículas raras com mais detalhe.
Detalhes de ΞCC⁺ A descoberta foi apresentada na conferência Rencontres de Moriond Electrowec.
