Baryonlar, üç kvarkın güclü qüvvə vasitəsilə birləşməsi ilə yaranan mürəkkəb hissəciklərdir və görünən maddənin əsas hissəsini təşkil edir. Bu hissəciklərin qeyri-sabit proseslər nəticəsində digər hissəciklərə çevrilməsi fizikanın Standart Modelindən kənarda olan yeni nəzəriyyələrin kəşfinə kömək edə bilər.

CERN-də yerləşən LHCb eksperimentində çalışan beynəlxalq alimlər qrupu, b-kvarklar ehtiva edən hissəcikləri araşdırmaq və Standart Modeldən kənar yeni fizikanı tapmaq məqsədilə geniş miqyaslı tədqiqatlar aparırlar. Bu tədqiqatların nəticələri "Physical Review Letters" jurnalında dərc olunan bir məqalədə təqdim edilib. Burada sigma-plus (Σ⁺) adlı baryonun proton və zidd yüklü iki müon hissəciklərinə çürüməsi kimi ultra-nadir bir prosesi müşahidə etdikləri bildirilir.

Cagliari Universitetinin professoru və LHCb tədqiqatçısı Francesco Dettori, "Fermilabın HyperCP eksperimentində 2005-ci ildə bu çürümə prosesinə dair üç hadisə müşahidə olunmuşdu. Bu nəticələr müon cütlərinin birləşmiş kütləsinin gözlənilən paylanmadan fərqli olaraq eyni olduğunu göstərirdi. Bu, Standart Modeldə izahı olmayan və daha əvvəl müşahidə edilməmiş aralıq bir hissəcik mövcudluğunu göstərə bilərdi," deyə açıqlama verib.

Son 20 ildə bu ultra-nadir proses bir çox hissəcik fiziklərinin diqqətini çəkib. Müxtəlif nəzəriyyələr bu çürümə prosesini izah etməyə çalışıb, lakin digər eksperimentlər bu prosesi müşahidə edə bilməyib. LHCb eksperimentinin geniş miqyası və yüksək həssaslığa malik detektoru bu nadir çürüməni araşdırmaq üçün lazım olan bütün avadanlıqlara sahib olub.

INFN-in Perugia Bölməsinin tədqiqatçısı Gabriele Martelli, "2016-2018-ci illərdə proton-proton toqquşmalarından əldə olunan məlumatları analiz etdik. Σ⁺ baryon protondan bir qədər ağır olduğundan, demək olar ki, hər toqquşma bu hissəcikləri də istehsal edir. Bu dövrdə təxminən 10¹⁴ (yüz trilyon) Σ baryon istehsal olunduğunu hesabladıq," deyə bildirib.

Bu nadir çürümənin xarakterik imzası, proton-proton qarşılıqlı təsirindən bir neçə santimetr uzaqda müşahidə edilən çürümə nöqtəsi ilə fərqlənir. Detektorlar vasitəsilə iki müon və proton hissəcikləri tanınır və müşahidə edilir. Martelli deyib: "Bu imzanın rekonstruksiyası nisbətən asandır, lakin bu çürüməni təqlid edə biləcək təsadüfi kombinasiyalarla mübarizə aparmalı olduq. Bunun üçün maşın öyrənmə metodlarından istifadə etdik."

Nəticədə, tədqiqatçılar Σ⁺ baryonunun proton və müon hissəciklərinə çürüməsini müşahidə ediblər. Bu, indiyə qədər öyrənilmiş baryon çürümələr arasında ən nadir prosesdir və CERN-dəki LHCb detektorunun həssaslığını vurğulayan mühüm elmi nailiyyətdir.

Dettori əlavə edib: "Bu çürümələrin yüzlərlə müşahidəsi bizə onun ehtimalını və digər xüsusiyyətlərini dəqiq ölçmək imkanı verdi və Standart Model proqnozları ilə müqayisə etməyə imkan yaratdı. Tarixən nadir çürümələr, hissəciklərin kvant təsirləri vasitəsilə kəşf edildiyi sahə olub. Ən məşhur nümunə 'şarm kvarkının' kəşfi olub."

LHCb eksperimenti artıq Standart Model tərəfindən izah edilən müxtəlif hissəcik fizika fenomenlərini anlamağa kömək edib. Detektorun dəqiqliyi və həssaslığı artdıqca, tədqiqatçılar daha nadir çürümə proseslərini araşdıra biləcəklər. Bu isə yeni hissəciklərin və fiziki qarşılıqlı təsirlərin kəşfinə yol aça bilər.

Martelli bildirib: "2023-cü ildən bəri toplanan məlumatlar və LHCb detektorunun təkmilləşdirilmiş versiyası ilə biz bu çürümələrin minlərlə nümunəsini ölçə biləcəyik. Bununla yanaşı, onların ehtimalını və digər xüsusiyyətlərini araşdırmaq imkanımız olacaq. Növbəti məqsədimiz, materiya və antimateriya arasındakı fərqi (Charge-Parity simmetriyasını pozulması) bu çürümə prosesində öyrənməkdir. Bu, kainatdakı materiya/antimateriya balanssızlığına dair ipucları tapmaq üçün vacibdir."