Ученые из Манчестерского университета сыграли ключевую роль в открытии новой субатомной частицы на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. Частица, получившая название Ξcc+ (Кси-ци-ци-плюс), представляет собой тяжелого родственника протона, но в отличие от него, состоит из двух очарованных кварков и одного нижнего кварка. Для сравнения, классический протон, открытый в Манчестере Эрнестом Резерфордом в 1917–1919 годах, содержит два верхних кварка и один нижний. Новое открытие, представленное на конференции Rencontres de Moriond Electroweak, продолжает более чем вековую традицию университета в изучении фундаментального строения материи.
Частица Ξcc+ была идентифицирована с помощью модернизированного детектора LHCb — крупного международного проекта, объединяющего более тысячи ученых из 20 стран. Группа из Манчестера разработала и создала ключевые компоненты обновленной системы трекинга: модули кремниевых пиксельных детекторов, собранные в здании Шустера университета. Эти детекторы играют центральную роль в точной реконструкции распадов частиц, фиксируя результаты столкновений 40 миллионов раз в секунду. Как отметил доктор Стефано Де Капуа, руководивший производством модулей, специально разработанный кремниевый чип имеет также вариант для применения в медицинской визуализации.
Сигнал новой частицы был зарегистрирован в 2024 году — в первый год полноценной работы обновленного детектора. Ученые зафиксировали четкий пик из примерно 915 событий при массе 3619,97 МэВ/c², что соответствует теоретическим ожиданиям. Это наблюдение разрешило вопрос, остававшийся открытым более двух десятилетий: ранее уже делалось неподтвержденное заявление об обнаружении этой частицы, но детектор LHCb зафиксировал ее при массе, несовместимой с той ранней публикацией.
Профессор Крис Паркс, глава кафедры физики и астрономии Манчестерского университета, возглавлявший международное сотрудничество при установке модернизированного детектора, подчеркнул символическую связь между прошлым и настоящим. Эксперимент Резерфорда с золотой фольгой в подвале Манчестера изменил понимание материи, а сегодняшнее открытие продолжает эту традицию, используя передовые технологии в ЦЕРНе. Оба достижения, по его словам, демонстрируют, насколько далеко может завести науку исследование, движимое чистым любопытством.
