Mokslininkai iš Fermi nacionalinės greitintuvo laboratorijos (Department of Energy's Fermi National Accelerator Laboratory) pranešė, kad jie stebėjo naują dalelę – neutralią Xi-sub-b (Ξb0). Ši dalelė turi tris kvarkus: keistąjį kvarką, aukštyn (angl. up) kvarką ir žemiausiąjį kvarką. Nors šios dalelės egzistavimas buvo numatytas Standartinio modelio, tačiau jos stebėjimas yra reikšmingas įvykis, nes tai pagilina mūsų žinias apie medžiagos sandarą.

Neutrali Xi-sub-b dalelė yra paskutinė periodinėje barionų lentelėje. Barionai yra dalelės, sudarytos iš trijų kvarkų. Pačiais paprasčiausiais bariono pavyzdžiais galėtų būti protonas, turintis du aukštyn ir vieną žemyn (angl. down) kvarką, arba neutronas, sudarytas iš dviejų žemyn kvarkų ir vieno aukštyn kvarko. Neutrali Xi-sub-b dalelė priklauso apatinių barionų šeimai. Šie barionai yra apie šešis kartus sunkesni už protoną ir neutroną, kadangi jie sudaryti iš sunkių apatinių kvarkų. Tokios dalelės gaunamos tik susiduriant didelės energijos dalelėms, ir todėl yra retos bei jas sudėtinga stebėti.

Nors Fermi laboratorijos Tevatrono greitintuvas neskirtas stebėti apatinius kvarkus, tačiau sudėtingi dalelių detektoriai ir trilijonai protonų ir antiprotonų susidūrimų sudarė idealias sąlygas beveik visų apatinių barionų stebėjimui. Tevatrone atliktuose eksperimentuose 2006 metais buvo registruoti Sigma-sub-b barionai (Σb ir Σb*), 2007 metais stebėti Xi-b-minus (Ξb-) barionai, o 2009 metais atrastas Omega-sub-b (Ωb-) barionas. Lengviausias apatinis barionas Lamda-sub-b (Λb) buvo atrastas CERN laboratorijoje. Mokslininkai, matuodami šių dalelių savybes, gali išbandyti bei patobulinti modelius, aiškinančius, kaip kvarkai sąveikauja stipriąja sąveika nedideliais atstumais. Šių dalelių sąveiką aprašo kvantinės chromodinamikos teorija. Mokslininkai naudoja galingus kompiuterius norėdami aprašyti kvarkų sąveikas bei suprasti dalelių, sudarytų iš kvarkų, savybes.

Susidariusi neutrali Xi-sub-b dalelė nukeliauja tik milimetro dalis iki jai suskylant į lengvesnes daleles. Šios dalelės dar skyla į dar lengvesnes. Fizikai remiasi tokio skilimo scenarijumi siekdami nustatyti pradinę dalelę. Sudėtingas skilimo mechanizmas darė neutralios Xi-sub-b dalelės stebėjimą sudėtingu. Iš visų penkių šimtų trilijonų protonų ir antiprotonų susidūrimų Fermi laboratorijos Tevatrono greitintuve tik dvidešimt penki atvejai galėjo būti priskirti neutralios Xi-sub-b dalelės skilimui.

Darbą planuojama atspausdinti „Physical Review Letters“ žurnale.

Paveikslėlyje parodytas neutralios Xi-sub-b dalelės skilimas. Matyti, kad dalelė skyla į dvi lengvesnes daleles – trumpai gyvuojančią Xi-sub-c bei ilgai gyvuojantį pioną. Vėliau Xi-sub-c skyla į du ilgai gyvuojančius pionus bei Xi dalelę. Xi dalelės gyvavimo trukmė yra pakankama, kad būtų užregistruota detektorių. Xi dalelė toliau skyla į pioną ir Lambda dalelę. Lambda dalelė, kuri neturi elektrinio krūvio, gali nukeliauti keletą kilometrų iki jos suskilimo į protoną ir pioną.

Antrame paveikslėlyje parodyti barionai. Barionai yra dalelės sudarytos iš trijų kvarkų. Kvarkų modelis numato, kad barionai gali turėti sukinį, lygų 1/2, kurie parodyti paveikslėlyje, bei lygų 3/2 (neparodyti šiame paveikslėlyje). Paveikslėlyje parodytos įvairios trijų kvarkų kombinacijos, kurias įmanoma gauti iš aukštyn, žemyn ir keistojo kvarkų bei apatinio kvarko. Atrasta neutrali Xi-sub-b dalelė grafike yra paryškinta. Fermi laboratorijos Tevatrono greitintuve buvo atrasti visi iki šiol stebėti barionai, turintys vieną apatinį kvarką, išskyrus Lambda-sub-b dalelę, kuri stebėta CERN laboratorijoje.