Trouver une nouvelle particule est toujours une belle surprise, mais mesurer ses caractéristiques est une autre histoire et tout aussi importante. Moins d'un an après l'annonce de la découverte de la particule au nom accrocheur de Ξ cc ⁺⁺ (Xi cc ⁺⁺ ), cette semaine, la collaboration LHCb a annoncé la première mesure de sa durée de vie. L'annonce a été faite lors du workshop international CHARM 2018 à Novossibirsk en Russie :un moment de charme pour cette particule doublement charmée.

Le cc ⁺⁺ la particule est composée de deux quarks charmés et d'un quark up, c'est donc un membre de la famille des baryons (particules composées de trois quarks). L'existence de la particule a été prédite par le modèle standard, la théorie qui décrit les particules élémentaires et les forces qui les lient entre elles. L'observation de LHCb est intervenue l'année dernière après plusieurs années de recherche. Sa masse a été mesurée à environ 3621 MeV, près de quatre fois celle du proton (le baryon le plus connu), grâce à ses deux quarks charmés.

Le cc ⁺⁺ particule est éphémère :elle se désintègre rapidement en particules plus légères. En fait, c'était par sa désintégration en un baryon c+ et trois mésons plus légers, K-, π+ et π+, qu'il a été découvert. Depuis, Les physiciens de LHCb ont mené une analyse pour déterminer sa durée de vie avec un haut niveau de précision. La valeur obtenue est de 0,256 picosecondes (0,000000000000256 secondes), avec un faible degré d'incertitude. Bien que très petit dans la vie de tous les jours, une telle quantité de temps est relativement grande dans le domaine des particules subatomiques. La valeur mesurée se situe dans la plage prédite par les physiciens théoriciens sur la base du modèle standard, à savoir entre 0,20 et 1,05 picosecondes.

Pour obtenir ce résultat précis, Les physiciens de LHCb ont comparé la mesure de la durée de vie du cc ⁺⁺ avec celle d'une autre particule dont la durée de vie est bien connue. Ils ont basé leurs mesures sur le même échantillon d'événements qui ont conduit à la découverte.

La mesure de la durée de vie d'une particule est une étape importante pour déterminer ses caractéristiques. Grâce à l'abondance des quarks lourds produits par le Large Hadron Collider (LHC) et à l'excellente précision du détecteur LHCb, les physiciens vont maintenant poursuivre leurs mesures détaillées des propriétés de cette charmante particule. Avec ces types de mesures, ils acquièrent une meilleure compréhension des interactions qui régissent le comportement des particules contenant des quarks lourds.