Fysiker vid LHCb-experimentet vid CERN:s Large Hadron Collider har upptäckt partikeln Xicc+, en baryon som innehåller två charmkvarkar och en nedkvark. Denna tyngre motsvarighet till protonen löser ett 20 år gammalt mysterium från ett tidigare experiment. Upptäckten, som bekräftats med en signifikans på över 7 sigma, är ett led i uppgraderingen av LHCb-detektorn.
Protoner och neutroner är baryoner som består av tre kvarkar. Tyngre versioner, som de med charmkvarkar, är instabila och sönderfaller snabbt. År 2017 upptäckte LHCb-experimentet Xicc++, som består av två charmkvarkar och en uppkvark, som varade i en triljondels sekund. Nu har forskarna hittat dess systerpartikel, Xicc+, som byter ut uppkvarkarna mot en nedkvark, vilket gör den tyngre och med en förväntad livslängd som är sex gånger kortare än Xicc++:s. Upptäckten krävde en uppgraderad LHCb för känsligare sökningar och uppnådde en statistisk signifikans på över 7 sigma, vilket överträffar upptäcktströskeln på 5 sigma, med bara ett års data - något som är omöjligt med 10 års tidigare data, enligt Chris Parkes vid University of Manchester i Storbritannien. Parkes noterade: "Det är inte bara intressant att upptäcka partikeln i sig - Xicc+ har eftersökts under lång tid - utan det visar också verkligen vilken kraft uppgraderingarna av LHC har." Upptäckten kastar ljus över den starka kärnkraften som binder tyngre kvarkar. Det löser också en gåta från 2002, då SELEX-experimentet vid Fermilab rapporterade en kandidat Xicc+ vid 4,7 sigma men med en massa som var lägre än förväntat. Den nya massan stämmer överens med Xicc++:s, vilket motsäger SELEX. säger Parkes: "Nu har vi hittat den, men det är vid en massa som liknar dess partner [Xicc++] som vi hittade för några år sedan, och inte vid den massa som förutspåddes av SELEX." Juan Rojo vid Vrije University Amsterdam kallade det "en mycket intressant mätning", men tillade att det råder osäkerhet om de insikter som erhållits, eftersom teorierna släpar efter data om tunga kvarkars interaktioner i baryoner.