Une équipe de physiciens de l’Institut de physique de l’Université de Zurich travaillant avec le détecteur CMS (Compact Muon Solenoid) du CERN a observé pour la première fois un nouveau baryon de beauté excité connu sous le nom de Ξ.*b0 (ou Xi_b^*0), un baryon avec un quarks léger et deux quarks lourds.
Vue de l’embout du solénoïde compact à muons à travers les sections du barillet. (Julian Williams / CERN)
En physique des particules, la famille des baryons désigne les particules composées de trois quarks. Les quarks forment un groupe de six particules qui diffèrent par leurs masses et leurs charges.
Les deux quarks les plus légers, appelés quarks “up” et “down”, forment les deux composants atomiques, les protons et les neutrons. On connaît tous les baryons qui sont composés des trois quarks les plus légers (quarks “up”, “down” et “strange”). Seuls quelques baryons avec des quarks lourds ont été observés à ce jour. Ils ne peuvent être générés qu’artificiellement dans des accélérateurs de particules car ils sont lourds et très instables.
La particule Ξ*b0 comprend un quark “up”, un quark “strange” et un quark “bottom” (usb), est électriquement neutre et a un spin de 3/2. Sa masse est comparable à celle d’un atome de lithium.
Cette nouvelle découverte signifie que deux des trois baryons prédits dans la composition de l’usb par la théorie ont maintenant été observés.
La découverte, qui sera publiée dans Physical Review Lettersest basée sur les données recueillies par le détecteur CMS du CERN.
La nouvelle particule ne peut pas être détectée directement car elle est trop instable pour être enregistrée par le détecteur. Cependant, Ξ*b0 se décompose en une cascade connue de produits de désintégration. Ernest Aguiló, étudiant postdoctoral et membre de l’équipe, a identifié des traces des produits de désintégration respectifs dans les données de mesure et a pu reconstruire les cascades de désintégration à partir de Ξ*b0 Décroissance.
Affichage d’un événement typique pour un candidat Ξ*b0 (The CMS Collaboration / CERN)
Les calculs sont basés sur les données des collisions proton-proton à une énergie de sept Tera électronvolts (TeV) recueillies par le détecteur CMS entre avril et novembre 2011.
Un total de 21 Ξ*b0 des désintégrations de baryons ont été découvertes – statistiquement suffisantes pour exclure une fluctuation statistique.
La découverte de la nouvelle particule confirme la théorie de la liaison des quarks et aide donc à comprendre l’interaction forte, l’une des quatre forces fondamentales de la physique qui détermine la structure de la matière.
