Открытие было представлено на конференции по физике Большого адронного коллайдера. Новая частица — Bc*+ мезон — представляет собой возбужденную версию Bc+ мезона. Обе эти частицы состоят из пары «прелестный кварк — нижний антикварк», однако новая частица обладает большей энергией.
Изучение подобных систем помогает физикам лучше понять сильное взаимодействие — одну из четырех базовых сил в Стандартной модели. Особый интерес к Bc-мезонам вызван значительной разницей в массах составляющих их кварков, что позволяет проверить теоретические модели динамики связывания частиц.
Новый возбужденный мезон рождался в протон-протонных столкновениях на БАК и почти мгновенно распадался на Bc+ мезон и фотон. Сложность заключалась в том, что ожидаемая масса Bc*+ всего незначительно превышает массу Bc+, поэтому фотон при распаде несет очень малую энергию, которую трудно зарегистрировать стандартными методами.
Исследователи применили нестандартный подход. Вместо прямого детектирования фотона они искали случаи его конверсии в электрон-позитронную пару внутри трекового детектора ATLAS. Это позволило фиксировать частицы с поперечным импульсом всего 100 МэВ — значительно ниже обычного порога чувствительности анализа.
Измеренная разница масс между Bc*+ и Bc+ мезонами составила 64,5 ± 1,4 МэВ. Полученный результат уже немного расходится с последними высокоточными расчетами, но в целом укладывается в диапазон теоретических предсказаний. Эти данные предоставят новую пищу для моделей, описывающих массы частиц с тяжелыми кварками.
Ранее на Большом адронном коллайдере обнаружили признаки «новой физики».
