CERN-ov LHCb detektor otkrio novu česticu Ξcc⁺ sa dva čarm i jednim daun kvarkom

Tim fizičara iz CERN-a i Univerziteta u Mančesteru, koji predvodi Patrik Špradlin, objavio je 26. maja 2026. u časopisu Physical Review Letters otkriće nove subatomske čestice označene kao Ξcc⁺.

Čestica pripada porodici teških barjona. Sadrži dva čarm kvarka i jedan daun kvark, što je čini približno četiri puta težom od protona. Posebnost otkrića je u tome da je ovo prva nova čestica detektovana nakon nadogradnje LHCb detektora završene u 2024. godini. Time je potvrđeno da nadograđena oprema dostiže projektovanu osetljivost.

Šta je novo u porodici teških barjona

Otkriće dolazi posle više od dve decenije sistematskih pretraga čestica sa dva čarm kvarka. Te čestice teorijski su predviđene još šezdesetih godina prošlog veka u okviru Standardnog modela fizike čestica.

Prva čestica iz iste porodice, Ξcc⁺⁺, koja sadrži dva čarm i jedan ap kvark, otkrivena je 2017. takođe u LHCb. Pronalazak novog člana porodice važan je jer omogućava:

• direktno poređenje masa između srodnih barjona
• merenje vremena raspada
• analiza odnosa različitih kanala raspada

Sve ovo su ključni testovi preciznosti samog Standardnog modela.

Metodologija

Eksperiment je izveden tokom kampanje Run 3 sudara protona u LHC-u, u energetskom režimu od 13,6 teraelektronvolti. Tim je analizirao više od 8 milijardi sudara, tražeći karakteristični potpis raspada Ξcc⁺ u Λc⁺ barjon i pion.

Konačni signal je izdvojen sa statističkim značajem od 5,4 sigme, što je iznad praga za zvanično proglašavanje otkrića. Izmerena masa nove čestice iznosi 3.518,1 megaelektronvolta, sa nesigurnošću od oko 0,5 megaelektronvolta. Vreme života iznosi oko 0,11 pikosekundi.

Nadograđeni LHCb detektor sada može da obrađuje pet puta veći broj sudara po sekundi u odnosu na prethodnu varijantu. To je presudno za detekciju retkih kanala raspada. Tim Špradlina je morao da koristi nove algoritme mašinskog učenja za izdvajanje signala iz pozadinskog šuma. Posebno za razlikovanje raspada Ξcc⁺ od sličnih ali poznatih raspada drugih barjona. Algoritmi su trenirani na simuliranim podacima i potom validirani na kontrolnom uzorku poznatih čestica.

Šta otkriće NE potvrđuje

Iako je otkriće potvrđeno sa visokim statističkim značajem, autori naglašavaju da nije reč o tzv. fizici izvan Standardnog modela. Nova čestica je predviđena postojećom teorijom i njena detekcija predstavlja potvrdu, ne preokret.

Preciznija merenja masa i kanala raspada Ξcc⁺ će tek omogućiti detaljnu proveru kvantne hromodinamike u režimu teških kvarkova, gde teorijska predviđanja imaju veliku nesigurnost.

Otkriće Ξcc⁺ ne odgovara na pitanja koja ostaju otvorena u fizici čestica:

• priroda tamne materije
• asimetrija materije i antimaterije
• mase neutrina

Sve to ostaje van domena trenutnih eksperimenata u LHC-u. Ne treba ga mešati ni sa pretraživanjem retkih raspada B mezona, koji su tokom poslednjih godina pokazali odstupanja od Standardnog modela na nivou od oko 4 sigme. Tu se traga za naznakama tzv. nove fizike, dok je Ξcc⁺ više potvrda nego iznenađenje.

Naredni koraci

Tim Špradlina planira merenja masa drugih predviđenih barjona iz iste porodice, posebno čestica koje sadrže čarm i strani kvark. Paralelno se radi na analizi retkih kanala raspada Ξcc⁺ koji bi mogli da pokažu odstupanja od teorijskih predviđanja.

Slično istraživanje se paralelno radi i u eksperimentu Belle II u Japanu, čime se omogućava nezavisna potvrda rezultata. Srbija u oba eksperimenta učestvuje preko fizičara Instituta Vinča, koji imaju doprinos u analizi podataka i razvoju simulacionih alata.

Da li će CERN do kraja decenije ipak detektovati prve znake fizike izvan Standardnog modela?

Recite svoje mišljenje, šta očekujete od nadograđenog LHC-a u narednim godinama, podelite stav u komentarima.