曼徹斯特大學的科學家在歐洲核子研究中心的大型強子對撞機 (LHC) 中識別出一種以前未知的亞原子粒子（一種名為 Ξ）的過程中發揮了關鍵作用。副本⁺ (Xi-cc-plus) 是一種重質子粒子，由兩個夸克和一個夸克組成。
這是使用升級版 LHCb 探測器發現的第一個粒子。升級是一項重大國際努力的一部分，涉及 20 個國家的 1,000 多名研究人員，其中英國的貢獻比其他國家都多。曼徹斯特引領潮流
質子的較重親戚
新發現Ξ副本⁺ 它與質子屬於同一家族。 1917 年至 1919 年間，歐內斯特·盧瑟福 (Ernest Rutherford) 及其同事在曼徹斯特首次發現了它。由於質子由兩個上夸克和一個下夸克 Ξ 組成副本⁺ 用更重的粲夸克代替上夸克。
這項發現也建立在曼徹斯特粒子物理研究的悠久歷史之上。 1950 年代，該大學的科學家首次識別出 Ξ (Xi) 粒子家族的成員，為此類發現奠定了基礎。
曼徹斯特在 LHCb 探測器升級中的作用
克里斯·帕克斯（Chris Parkes）教授是該大學物理和天文學系主任，領導升級版 LHCb 探測器的安裝和早期使用之間的國際合作，十多年來他還監督英國參與該項目。從初步批准開始直至完成。
曼徹斯特 LHCb 團隊設計並建造了升級追蹤系統的關鍵部分。其中包括在大學舒斯特大樓組裝的矽像素探測器模組。這些組件對於準確追蹤粒子衰變和識別 Ξ 等訊號至關重要。副本⁺。
帕克斯教授說：「盧瑟福在曼徹斯特地窖中的金箔實驗改變了我們對物質的理解。今天的發現建立在利用歐洲核子研究中心尖端技術的基礎上。這兩個里程碑表明好奇心驅動的研究可以帶我們走多遠。這一發現展示了升級版 LHCb 探測器的獨特功能，以及英國和曼徹斯特參與試驗的實力。」
先進的探測器捕捉粒子碰撞
曼徹斯特大學的 Stefano De Capua 博士是矽探測器模組的領先製造商，他解釋說，探測器的工作原理就像高速相機。
“該探測器是一種‘相機’，可以創建大型強子對撞機產生的粒子圖像，每秒拍攝圖像 4000 萬次。它使用專門設計的矽晶片。它有多種形式，也可用於醫學成像應用。”
方式 X副本⁺ 顆粒被辨識。
研究人員檢測到Ξ副本⁺ 透過觀察它衰變成三個較輕的粒子 (ΛC⁺ K⁻ π⁺）這些衰變事件是在 2024 年 LHC 質子-質子碰撞期間記錄的，這是升級後的 LHCb 實驗滿載運行的第一年。
在質量為 3,619.97 MeV/c 處測量到約 915 個事件的清晰訊號。2此結果與基於先前發現的相關粒子Ξ的預測相符。副本⁺⁺。
揭開粒子物理學二十年的謎團
20多年來，科學家一直在爭論之前已經觀察到這種粒子的說法。但這些發現從未被證實。大型強子對撞機的新測量表明該粒子的質量與先前的說法不符。但他們不同意基於粒子對應物的理論預測。
歐洲核子研究中心和曼徹斯特的下一步是什麼？
展望未來，曼徹斯特大學將繼續在 LHC 計畫的下一階段（即 LHCb 升級 2）中發揮關鍵作用。此次升級將利用高光度 LHC 加速器來收集更多數據並更詳細地探索稀有粒子。
Ξ的詳細信息副本⁺ 研究結果將在 Rencontres de Moriond Electroweak 會議上公佈。
