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LHCb aggiunge alla lista due nuovi barioni

Al Large Hadron Collider (LHC) i fisici hanno rivelato due particelle che non sono mai state osservate prima. Classificate con il simbolo Ξ(leggasi sai-b), si tratta di due stati eccitati del barione bottom o beauty la cui esistenza era prevista dal modello a quark. Inoltre, si pensava che avessero una massa circa sei volte superiore a quella del protone, nonostante esperimenti precedenti condotti a energie più basse non sono stati capaci di rivelarle. La scoperta permette di fissare misure più precise della loro massa e di conseguenza dei limiti più stringenti in alcune teorie della fisica delle particelle.
Illustrazione della particella  Ξb. Credit: A. Stonebraker

Sappiamo che esistono tre famiglie di quark: up/down, strange/charm e bottom/top. Nel 2007, i ricercatori osservarono la prima particella composta da un quark di ciascuna famiglia: stiamo parlando di Ξcostituita da un quark-bottom, un quark-strange e un quark-down, avente carica negativa -1. Ad ogni modo, si tratta della versione più leggera di questa combinazione di tre famiglie di quark. La teoria predice l’esistenza di due cugine della particella Ξb con una massa superiore, cioè Ξe Ξ*caratterizzati rispettivamente da spin 1/2 e 3/2. Per confermare l’esistenza di queste particelle che hanno una vita breve, l’esperimento LHCb ha cercato delle evidenze relative al loro decadimento nei dati delle collisioni protoni-protoni realizzati ad energie di 7-8 TeV, trovando le tracce di due particelle con massa di 5935 MeV 5955 MeV che corrispondono rispettivamente a Ξe Ξ*b. I risultati sono stati ottenuti con grande sorpresa poiché diversi modelli avevano predetto che la particella Ξb non fosse così massiva per decadere attraverso questo processo, né altri esperimenti condotti al CERN avevano trovato un decadimento equivalente di una particella che fosse strettamente correlata a Ξ0b. Grazie a queste nuove e più precise misure, i teorici saranno ora in grado di migliorare i loro modelli, in particolare quelli che prevedono la massa di altre particelle composte da quark.

APS: Two New Particles Enter the Fold
Physical Review Letters: Observation of Two New Ξ-b Baryon Resonances
arXiv: Observation of Two New Ξ-b Baryon Resonances