גילוי החלקיק החדש מאשר את התיאוריה המתארת כיצד קווארקים מתחברים ולפיכך הוא מסייע להבנת הכוח הגרעיני החזק, אחד מארבעת הכוחות בפיזיקה הקובעים את מבנה החומר
גילוי החלקיק החדש מאשר את התיאוריה המתארת כיצד קווארקים מתחברים ולפיכך הוא מסייע בהבנת הכוח הגרעיני החזק, אחד מארבעת הכוחות בפיזיקה הקובעים את מבנה החומר
סימני רכילות: צילום של התנגשות חלקיקים בגלאי ה-CMS מראה את תוצרי ההתפרקות של בריון Xi_b^*. בין היתר רואים שני מיואונים (הקווים האדומים). צילום: CERN
פיסיקאים מאוניברסיטת ציריך גילו חלקיק שלא היה מוכר עד כה מהסוג בריון (baryon) , המורכב משלושה קווארקים במאיץ ההדרונים הגדול (LHC) בסרן שבז'נבה. הבריון החדש, שכינויו Xi_b^* התגלה לראשונה ב-LHC. גילוי זה מאשר הנחות בסיסיות של הפיזיקה באשר להתחברות קווארקים.
בפיסיקת החלקיקים, משפחת הבריונים הם חלקיקים המורכבים משלושה קווארקים. קווארקים יוצרים קבוצות של שישה חלקיקים הנבדלים זה מזה במסה ובמטען החשמלי. הקווארקים הקלים ביותר, המכונים "למעלה" ו"למטה" יוצרים את שני המרכיבים המוכרים של האטום – הפרוטונים והניטרונים. כל הבריונים המורכבים משלושת הקווארקים הקלים "למעלה" "למטה" ו"מוזר" מוכרים, אך רק מעט בריונים המורכבים מקווארקים כבדים יותר נצפו עד כה. ניתן לייצרם באופן מלאכותי רק במאיצי חלקיקים מכיוון שהם כבדים ומאוד לא יציבים.
במסלול התנגשות הפרוטונים ב-LHC ב-CERN הצליחו החוקרים – קלוד אמסלר, וינצ'נטו קיוקיה ואנרסט אגיולו מהמכון לפיסיקה באוניברסיטת ציריך, לגלות בריון שיש בו קווארק קל אחד ושני קווארקים כבדים. החלקיק Xi_b^* מורכב מקווארק "למעלה" אחד, קווארק "מוזר" אחד וקווארק "תחתון" אחד (Up Strange Bottom-USB). הוא ניטרלי מבחינה חשמלית ויש לו ספין של 3/2 (או 1.5). מסתו דומה לזה של אטום ליתיום. משמעות התגלית היא כי שניים מתוך שלושת הבריונים שנחזו בהרכב USB בתאוריה כעת התגלו.
התגלית מבוססת על נתונים שנאספו מגלאי CMS שאוניברסיטת ציריך היתה מעורבת בפיתוחו. החלקיק החדש לא יכול להתגלות ישירות מכיוון שהוא מאוד לא יציב כדי שיירשם על ידי הגלאי. ואולם Xi_b^* מתפרק בסדר ידוע מראש של תוצרי דעיכה. אגיולו, סטודנט פוסט-דוקטורט בקבוצתו של פרופ' אמסלר זיהה את עקבות תוצרי הדעיכה החזויים בנתוני הניסוי והצליח לשחזר מחדש את נתיב הדעיכה החל מה- Xi_b^*.
החישובים מבוססים על נתוני האנרגיה של שבעה טרה אלקטרון-וולט שנאספו בידי גלאי ה-CMS בין אפריל לנובמבר 2011. בתוך הנתונים התגלו עקבות של 21 בריוני Xi_b^*, נתון מספיק כדי לשלול טעות סטטיסטית.
גילוי החלקיק החדש מאשר את התיאוריה המתארת כיצד קווארקים מתחברים ולפיכך הוא מסייע בהבנת הכוח הגרעיני החזק, אחד מארבעת הכוחות בפיזיקה הקובעים את מבנה החומר.