Baryonen, die als eines der drei konstituierenden Teilchen ein Beauty Quark enthalten, sind von besonderem theoretischem Interesse. In der Zusammensetzung “beauty” - “up” – “strange” war bisher nur der Grundzustand (das Teilchen mit der niedrigsten Masse) bekannt: das ?b0. Theoretische Vorhersagen sagen zwei angeregte Zustände voraus (?b’0, ?b*0), für die es allerdings bisher keine experimentelle Bestätigung gab.
In Proton-Kollisionsdaten, die vom CMS Experiment aufgezeichnet wurden, konnte nun der Zerfall eines neuen, schweren b-Baryons beobachtet werden. Die komplexe Zerfallskette führt dabei zu immer leichteren, bekannten Baryonen (Abb. 1). Der erste Schritt erfolgt über das ?b- („beauty“ - „down“ - „strange“). Die entsprechende Zerfallszeit ist so kurz, dass der Zerfallspunkt nicht vom Kollisionspunkt der Protonen unterschieden werden kann. Weitere Zerfälle können dann zu messbaren Zerfallsstrecken führen. In der Studie wurden jeweils vier aufeinanderfolgende Zerfälle identifiziert, die insgesamt sechs messbare Sekundärteilchen (zwei Myonen, drei Pionen und ein Proton) ergeben. Diese Teilchen müssen unter allen anderen hunderten Kollisionsprodukten gefunden und richtig zugeordnet werden.
Wie in der Abbildung 2 dargestellt ergab die Analyse der beim ersten Zerfall freiwerdenden Energie ein klares Signal bei 15 MeV. Die Masse des neuen Teilchens liegt dagegen mit fast 6 GeV wesentlich höher und entspricht etwa 6 Protonmassen. Es wird mit dem theoretisch vorhergesagten ?b*0 identifiziert
“Observation of an excited Xi(b) baryon”, http://arxiv.org/abs/1204.5955v1