LHCb実験は、チャーム（c）クォークを2つ含む新しいバリオン、Ξ_cc^+を初めて観測したと報告しました。粒子はΛ_c^+ K^- π^+という特定の崩壊過程で見つかり、統計的有意性は7標準偏差を超えます。観測は2024年の陽子–陽子衝突データ（中心系エネルギー13.6 TeV、積分ルミノシティ6.9 fb^-1）を使ったもので、これはLHCbのRun 3検出器を用いた初の新粒子観測でもあります。

Ξ_cc^+は「二重チャーム」バリオンで、3つのクォークからなる粒子です。具体的にはccdという組み合わせと説明され、同じく二重チャームのΞ_cc^++（ccu）の同位体パートナーに当たります。理論では電磁気的効果や等スピン（等イソスピン）を壊す効果により、Ξ_cc^+はΞ_cc^++よりも数MeV小さい質量になると予想されていました。過去にはSELEX実験が別の質量での観測を主張しましたが、その結果は他の多くの実験で再現されていません。以前のLHCbによるΞ_cc^++の質量は約3621.55±0.38 MeV/c^2と報告されています。

研究チームはΛ_c^+→pK^-π^+の崩壊をまず再構成し、それに追加のK^-とπ^+を組み合わせてΞ_cc^+候補を作りました。検出器の特徴として、衝突点近傍のシリコンピクセル頂点検出器や粒子の種類を識別するリングイメージャーチェレンコフ（RICH）検出器、改良されたソフトウェアトリガーが使われています。背景と信号の識別には機械学習の一種であるブーステッド決定木（BDT）が用いられ、データやシミュレーションで訓練して選択を最適化しました。シミュレーションにはPythia8などの標準ツールが使われ、検出器の応答はGeant4で模擬されました。

得られた質量は3619.97 ± 0.83(stat) ± 0.26(syst) ^{+1.90}_{-1.30} MeV/c^2と報告されています。ここで最初の不確かさは統計的不確かさ、2番目は系統誤差、3番目はΞ_cc^+の寿命が不明なために生じる不確かさで、寿命は基準値45フェムト秒（fs）を用い、範囲を15–160 fsと仮定しています。また、Ξ_cc^+と既知のΞ_cc^++の質量差は−1.77 ± 0.84 ± 0.15 ^{+1.90}_{-1.30} MeV/c^2とされました。解析では多重散乱や最終状態での光子放射が質量測定に与える偏りをシミュレーションで評価し、必要な補正を適用しています。

この観測は二重チャームバリオンの存在を裏付け、クォークモデルや質量に関する理論の検証に役立ちます。ただし重要な注意点として、Ξ_cc^+の寿命が直接測定されていないため、寿命仮定に起因する追加の不確かさが質量測定に影響します。また、SELEXが以前に主張した非常に低い質量の結果は他実験で確認されておらず、本報告もその問題を完全に解決したとは言えません。さらに詳細や追加の確認は、同実験の今後の解析や他グループの独立した検証を待つ必要があります。