Onderzoekers van het LHCb-experiment hebben vandaag op de Beauty2026-conferentie in Maastricht de vondst van een langgezocht derde deeltje met twee charmquarks aangekondigd.
Dit omega-cc deeltje is gevonden door nauwkeurige studies van de sporen van deeltjes die ontstaan bij protonbotsingen in de LHC-versneller op CERN. Voor de ontdekking werden metingen tot en met 2024 gebruikt.
De ontdekking voegt een belangrijk puzzelstukje toe aan de quarkfysica, waarin deeltjes bestaan uit drietallen quarks. In gewone materie zijn dat up- of downquarks. Maar ook alle combinaties met zwaardere quarks zoals charm en strange zijn in theorie mogelijk.
Veel van die combinaties zijn in tal van experimenten met versnellers eerder al gevonden. Een combinatie van twee charm-quarks met een strangequark was nog niet eerder aangetoond. Daarmee is het tableau van baryonen met twee charmquarks bijna voltooid.
Alleen een deeltje met nog een derde charm-quark is nog niet ontdekt. Volgens de presentatie in Maastricht is het goed mogelijk dat dat alsnog opduikt als alle metingen tot en met 2026 worden meegenomen. “Een prachtig resultaat dat ook echt in de deeltjessporen aan te wijzen is”, zegt LHCb-onderzoeker Niels Tuning van Nikhef.
LHCb is een van de vier grote detectoren bij de LHC-versneller waarin protonen botsen. Nikhef is nauw betrokken bij het internationale experiment, in het bijzonder door de bouw van de VELO-detector die het exacte beginpunt van deeltjessporen kan vaststellen.
Bij sommige protonbotsingen ontstaat in de detector een patroon met een nieuw proton, twee kaonen en een pion, dat bij nadere studie niet precies uit het botsingspunt voortkomt. In plaats daarvan blijken er eerst twee andere deeltjes ontstaan, waarvan er een tot nog toe onbekend was.
Dit onbekende deeltje is het omegadeeltje met twee charm-quarks en een strange quark. Het signaal daarvan is in de LHCb-metingen tot en met 2024 onmiskenbaar. Statisch is de relevantie 7 sigma, jargon voor een echte ontdekking.
Het nieuwe omega-cc deeltje is volgens de metingen viermaal zo zwaar als een proton en bestaat naar schatting 170 femtoseconde voor het verder vervalt. Dat is genoeg voor een klein maar veelzeggend knikje in de deeltjessporen in de detector.
Op de Beauty2026 conferentie zijn deze week in Maastricht uit de hele wereld circa honderd experts op het gebied van quarkfysica bijeen voor nieuwe resultaten, analyses en theorie. De Nikhef LHCb-groep is voor een deel verbonden aan de Universiteit Maastricht.
