6 июля на конференции Европейского физического общества по физике высоких энергий в Венеции (EPS HEP 2017) коллаборация LHCb (ЦЕРН) сообщила о первом наблюдении долгоживущей частицы в новом семействе барионов с двумя тяжёлыми очарованными кварками (см. рис. 1), существование которого предсказывается в кварковой модели строения ядерной материи.
Соавторами открытия бариона стали российские участники коллаборации LHCb. Отметим также, что серия классических работ по систематическому предсказанию свойств дважды очарованных барионов была выполнена группой теоретиков с участием главных научных сотрудников НИЦ «Курчатовский Институт» — Института физики высоких энергий и профессоров МФТИ Семёна Соломоновича Герштейна, Анатолия Константиновича Лиходеда и Валерия Валерьевича Киселёва.
Барион Ξcc++ несёт двойной заряд протона, а также обладает квантовыми числами кварковых ароматов: очарование c=2, обычный аромат u=1, т.е. его состав — (ccu) в сравнении с протоном (uud) и нейтроном (ddu). Измеренная масса бариона m≈3621 МэВ находится в прекрасном согласии с предсказаниями потенциальных моделей и расчётами квантовой хромодинамики на решётках.
Вследствие слабого распада одного из очарованных кварков в новом барионе происходит квантовый переход в барион Λc+ с одним очарованным кварком и двумя обычными кварками в сопровождении отрицательно заряженного канона и двух положительно заряженных пионов. Наблюдаемое распределение продуктов распада по инвариантной массе представлено на рис. 2.
Процесс выделения сигнала включал в себя условие заметного пролёта частицы от точки встречи двух протонов с энергией столкновения 13 ТэВ в системе центра масс пучков коллайдера LHC в CERN (Женева). Теория предсказывает для этих барионов время жизни, характерное для долгоживущих частиц с очарованием, несколько десятых долей пикосекунды. Коллаборация планирует продолжить изучение событий с новым типом баронов и измерить его время жизни.
Результаты исследования опубликованы в виде препринта CERN-EP-2017-156, LHCb-PAPER-2017-018, статьи в базе электронных препринтов arXiv:1707.01621, а также направлены в журнал Physical Review Letters.
