Пресс-центр

Поиск дважды-очарованного бариона Ξсс+ пока не принёс результата

Физики, работающие в эксперименте LHCb, отчитались о поиске дважды-очарованного бариона Ξ_сс⁺. Эта частица формируется двумя тяжелыми c-кварками и одним лёгким d-кварком. Она является изотопическим партнером уже открытого бариона Ξ_сс⁺⁺ (его состав ccu). К сожалению, указаний на существование распадов Ξ_cc⁺→Λ_c⁺K⁻π⁺ найдено не было.

Одной из задач эксперимента LHCb, который проводится на Большом адронном коллайдере (БАК), является поиск новых частиц, содержащих в своем составе тяжелые (очарованные – c и прелестные – b) кварки. В 2016 году коллаборацией LHCb была открыта и сейчас активно исследуется частица Ξ_сс⁺⁺, которая содержит два c-кварка и один u-кварк. В 2017 году открытие было подтверждено регистрацией еще одного канала распада Ξ_сс⁺⁺, а также физики измерили время жизни этой частицы. Теперь основной фокус сместился на поиск изотопического партнера Ξ_сс⁺⁺ – бариона Ξ_сс⁺, кварковый состав которого ccd.

То, что открытие дважды-очарованного однозарядного бариона будет непростой задачей, стало понятно сразу после измерения времени жизни Ξ_сс⁺⁺. Дело в том, что теоретические расчеты предсказывают, что время жизни Ξ_сс⁺ намного меньше, чем время жизни её дважды-заряженного партнера, а чем меньше время жизни, тем хуже фоновые условия для регистрации частицы. У современного эксперимента на БАК нет возможности записать информацию о всех протон-протонных взаимодействиях. Большую часть событий можно отбросить на стадии онлайн-отбора, оставив только самые интересные. Основным критерием является указание на наличие в событии массивной частицы, успевшей отлететь на большое расстояние от первичной вершины взаимодействия. Чем меньше время жизни, тем в среднем ближе к первичной вершине происходит распад, и соответственно, тем больше частота фоновых событий.

На прошлой неделе эксперимент LHCb выпустил работу, посвящённую поиску распада Ξ_cc⁺→Λ_c⁺K⁻π⁺. Физики обработали весь массив экспериментальных данных, набранных в 2011-2012 годах при энергиях взаимодействующих протонов 7 и 8 ТэВ (Run-I), а также в 2015-2018 годах при энергии 13 ТэВ (данные Run-II). Посмотрев спектр масс системы Λ_c⁺K⁻π⁺ для частиц, прошедших все критерии отбора, ученые не обнаружили проявлений искомого распада (см. рисунок 1).

Надежда на то, что частица Ξ_сс⁺ будет обнаружена на следующем этапе работы БАК, всё же осталась. Она связана с тем, что локальная статистическая значимость сигнала в районе массы Ξ_сс⁺⁺, а именно там ожидается появление Ξ_сс⁺, составляет почти три стандартных отклонения. Однако, пока существуют два обстоятельства, не позволяющие говорить об указании на существование Ξ_сс⁺. Во-первых, если учесть все систематические погрешности измерения, то значимость будет ниже. Во-вторых, не учтена поправка на эффект "поиска везде" (look elsewhere effect). Этот эффект заключается в том, что, когда исследуется широкий диапазон масс, статистическая флуктуация может проявиться в каждой точке этого диапазона. Чем шире диапазон, тем больше должна быть поправка для локальной значимости.

В заключение следует отметить, что сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ принимают активное участие в работе группы анализа данных LHCb, исследующей очарованные частицы.