Эксперимент в ЦЕРНе завершил результат более чем 20-летних поисков
Depois de mais de duas décadas de procura, o LHC, no CERN, trouxe finalmente uma resposta clara: foi observada uma nova partícula subatómica pesada. Cientistas da Universidade de Manchester tiveram um papel decisivo nesta descoberta no Grande Colisionador de Hadrões (LHC). A partícula, batizada de Ξcc+ (Ksi-cc-mais), é um novo tipo de partícula pesada semelhante ao protão, composta por dois quarks “charm” e um quark “down”.
A Ξcc+ observada pode ser vista como uma “prima” mais pesada do protão - partícula cuja descoberta foi feita em Manchester por Ernest Rutherford e colegas entre 1917 e 1919. O protão é formado por dois quarks “up” e um quark “down”. Os detalhes da descoberta da Ξcc+ foram apresentados na conferência Rencontres de Moriond Electroweak.
A nova descoberta substitui os quarks “up” por equivalentes mais pesados - os quarks “charm”. Este avanço dá continuidade a uma tradição iniciada nos anos 1950, quando físicos de Manchester foram os primeiros a identificar um membro da família de partículas Ξ (Ksi).
Esta descoberta foi o primeiro resultado alcançado com o detetor LHCb modernizado - um grande projeto internacional que envolve mais de 1000 cientistas de 20 países.
O Professor Chris Parkes, diretor do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Manchester, liderou a colaboração internacional durante a instalação e as primeiras operações do detetor LHCb modernizado. O grupo LHCb de Manchester concebeu e construiu componentes essenciais do sistema de rastreio atualizado - módulos de detetores de píxeis de silício, montados no Edifício Shuster da universidade. Estes detetores têm um papel central na reconstrução precisa dos decaimentos de partículas, onde foi identificado o sinal da Ξcc+.
O Professor Parkes comentou: «A experiência de Rutherford com a folha de ouro numa cave em Manchester mudou a nossa compreensão da matéria, e a descoberta de hoje dá continuidade a essa tradição, usando tecnologia de ponta no CERN. Ambos os feitos mostram até onde nos pode levar a investigação movida pela curiosidade».
O Doutor Stefano De Capua, da Universidade de Manchester, que supervisionou a produção dos módulos de detetores de silício, acrescentou: «O detetor é uma espécie de “câmara” que regista as partículas produzidas no LHC e tira fotografias 40 milhões de vezes por segundo. Usa um chip de silício especialmente desenvolvido, que também tem uma variante para utilização em imagiologia médica».
A partícula Ξcc+ foi identificada através do seu decaimento em três partículas mais leves (Λc+ K- π+), registado em colisões protão–protão no LHC em 2024, o primeiro ano de funcionamento completo da experiência LHCb modernizada. Foi observado um pico bem definido, com cerca de 915 eventos, a uma massa de 3619,97 MeV/c², em linha com as expectativas baseadas na partícula parceira anteriormente descoberta, a Ξcc++.
Esta observação resolve uma questão que ficou em aberto por mais de duas décadas, desde uma alegação anterior não confirmada de deteção desta partícula. A Ξcc+ foi detetada pelo LHCb com uma massa incompatível com essa alegação inicial, mas consistente com as previsões teóricas.
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