LHCb tarafından gözlemlenen ve iki çekici ve bir üst kuark içeren yeni parçacığı temsil eden görsel (Görsel: Daniel Dominguez/CERN)
Bugün Venedik’te devam eden Yüksek Enerji Fiziği hakkında EPS Konfersnı kapsamında gerçekleştirilen bir basın duyurusu ile CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yürütülen LHCb deneyi kapsamında iki çekici kuark ve bir üst kuark içeren Ξcc++(Xicc++) parçacığının ilk kez gözlemlendiği duyuruldu. Baryon ailesine üye olan bu parçacığın varlığı mevcut teorilerde zaten öngörülüyordu. Ancak fizikçiler iki ağır kuark içeren bu tipteki baryonları gözlemleyebilmek için uzun yıllardır çabalıyorlardı. İlk kez tanımlanan bu parçacığın ağırlığı yaklaşık olarak 3.621 MeV. Bu ağırlık bilinen en yakın baryon olan protondan neredeyse dört kat daha ağır ve yeni baryon bu özelliğini fazladan sahip olduğu kuark sayesinde kazanıyor. Böylece bu türden bir parçacık ilk defa ve tartışmaya yer bırakmayacak şekilde keşfedilmiş oluyor.
Çevremizde gördüğümüz ve gözlemlediğimiz maddenin neredeyse tamamı baryonlardan oluşuyor. Bunların arasında en çok bilinenleri üçer kuarktan oluşan proton ve nötron gibi parçacıklar. Mevcut durumda altı farklı kuark tipi biliniyor ve bunların farklı kombinasyonlarının pek çok farklı tipte baryon üretme potansiyeli olduğu düşünülüyor. Bugüne kadar gözlemlenebilen baryonlar en fazla bir ağır kuark içeren baryonlardı.
LHCb ortaklığının yeni sözcüsü Giovanni Passaleva şöyle tanımlıyor:
“İki ağır kuark içeren bir baryonun bulunması çok ilgi çekici. Zira böylece kuantum kromodinamiğini anlama konusunda daha derinlere inmemizi sağlayabilecek bir araç edinmiş oluyoruz. Kuantum kromodinamiği fiziğin dört temel kuvvetinden birisi olan şiddetli nükleer kuvvetin açıklayan bir teori olarak önemlidir. Bu tür parçacıklar teorilerimizin öngörebilirlik gücünü geliştirmemize yardım ediyor.”
“Üç kuarkın birbirlerinin etrafında özenle döndüğü diğer baryonların aksine, ikili ağır baryonun birbiri etrafında dönen iki ağır kuarkın iki büyük yıldızın rolünü üstlendiği, daha hafif olanın ise bir gezegen gibi bu iki büyük yıldızın etrafında bir yörüngede döndüğü bir gezegen sistemi gibi davrandığı düşünülüyor.” diye ekliyor LHCb’nin eski sözcüsü Guy Wilkinson.
Ξcc++’nin özelliklerinin ölçülmesi iki ağır ve bir hafif kuarktan oluşan sistemlerin nasıl davrandığının anlaşılmasına yardım edecek. Üretim ve bozulma mekanizmaları ile bu parçacıkların ömürlerinin hassas bir şekilde ölçülmesi çok önemli bulgular sağlayabilir.
Gözlemlenebilmesi çok zor olan bu yeni baryonun bulunmaasını LHC’nin ağır kuark üretme kapasitesinin yüksekliğine ve bozulma ürünlerini yüksek verimlilikle tespit edebilen LHCb deneyinin özgün kapasitesine borçluyuz. Ξcc++ baryonunu Λc+ baryonu ile üç daha hafif mezon olan K-, π+ ve π+mezonlarına bozulması sırasında gözlemledik.
Ξcc++ baryonunun gözlemlenmesi iki ağır baryon taşıyan aynı aileye sahip yeni baryonların gözlemlenebileceğine ilişkin LHCb’deki beklentileri artırdı. LHC’de bunların da gözlemlenebilmesi için çalışılacak.
Bu sonuç Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın ikinci koşusunda 13 TeV veri kayıtlarına dayanıyor. Sonuç birinci koşuda üretilen 8 TeV verileri kullanılarak doğrulandı. LHCb ortaklığı bulgularını Fizik İnceleme Dergisi’ne yayınlanmak üzere bir makale olarak sundu.
Yazar : Corinne Pralavorio
Tercüme : Melih R. Çalıkoğlu
Kaynak : CERN
Yayın Tarihi : 6 Temmuz 2017
