Cientistas da Universidade de Manchester desempenharam um papel fundamental na identificação de uma partícula subatômica até então desconhecida no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN. Esta partícula é chamada Ξcópia⁺(Xi-cc-plus) é uma partícula pesada de prótons composta por dois quarks charm e um quark down.
Isto marca a primeira descoberta de partículas usando o detector LHCb atualizado. A atualização faz parte de um grande esforço internacional que envolve mais de 1.000 pesquisadores em 20 países. A contribuição do Reino Unido excede a de outros países, com Manchester desempenhando um importante papel de liderança.
parente mais pesado do próton
Recém-descoberto Ξcópia⁺ Pertence à mesma família do próton, descoberto pela primeira vez por Ernest Rutherford e colegas em Manchester entre 1917 e 1919. Embora o próton contenha dois quarks up e um quark down, Ξcópia⁺ Substituído o quark up pelo quark charm mais pesado.
A descoberta também se baseia na longa história de pesquisa em física de partículas de Manchester. Na década de 1950, os cientistas da universidade descobriram pela primeira vez membros da família de partículas Ξ (Xi), lançando as bases para tais descobertas.
O papel de Manchester na atualização do detector LHCb
O professor Chris Parks, chefe do Departamento de Física e Astronomia da Universidade, liderou a colaboração internacional durante a instalação e operação inicial do detector LHCb atualizado. Ele também supervisionou o envolvimento do Reino Unido no projeto por mais de uma década, orientando o projeto desde a aprovação inicial até a conclusão.
A equipe do Manchester LHCb projetou e construiu componentes-chave do sistema de rastreamento atualizado, incluindo módulos detectores de pixels de silício montados no Edifício Schuster da universidade. Esses componentes são críticos para rastrear com precisão o decaimento das partículas e identificar sinais como Ξcópia⁺.
O professor Parkes disse: “O experimento de folha de ouro de Rutherford em um porão de Manchester transformou nossa compreensão da matéria, e a descoberta de hoje se baseia nesse legado, aproveitando a tecnologia de ponta do CERN. Ambos os marcos demonstram até onde a pesquisa movida pela curiosidade pode nos levar. Esta descoberta demonstra as capacidades extraordinárias do detector Large Hadron Collider atualizado no Manchester Collider, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para o experimento, bem como a contribuição do Reino Unido para o experimento. ” A capacidade de contribuir, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester, e a capacidade do Reino Unido de contribuir para Manchester.
Detector avançado captura colisões de partículas
Dr. Stefano De Capua, da Universidade de Manchester, lidera a produção de módulos detectores de silício. Ele descreveu o detector como operando como uma câmera de alta velocidade.
“O detector é uma ‘câmera’ que pode gerar imagens de partículas produzidas pelo Grande Colisor de Hádrons, tirando fotos 40 milhões de vezes por segundo. Ele usa um chip de silício personalizado que também possui variantes para aplicações de imagens médicas.”
como Xcópia⁺ Partículas foram identificadas
Pesquisadores detectaram Ξcópia⁺ Observando como ele decai em três partículas mais leves (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 LHC está operando em plena capacidade.
Sinais claros de aproximadamente 915 eventos foram medidos a uma massa de 3.619,97 MeV/c2. Este resultado é consistente com as previsões baseadas na partícula relacionada descoberta anteriormente Ξcópia⁺⁺.
Desvendando um mistério da física de partículas de vinte anos
Durante mais de 20 anos, os cientistas debateram alegações anteriores de que tais partículas tinham sido observadas, mas as descobertas nunca foram confirmadas. Novas medições do LHCb mostram que a massa da partícula não corresponde às afirmações anteriores, mas corresponde às expectativas teóricas baseadas nas partículas parceiras.
O que vem por aí para CERN e Manchester
Olhando para o futuro, a Universidade de Manchester continuará a desempenhar um papel de liderança na próxima fase do programa LHC, conhecida como LHCb Upgrade 2. Esta atualização utilizará o acelerador LHC de alto brilho para recolher mais dados e explorar partículas raras com mais detalhe.
Detalhes de ΞcópiaA descoberta de ⁺ foi anunciada na conferência Rencontres de Moriond Electroweak.
