Od momentu rozpoczęcia drugiego uruchomienia w 2015 r. Wielki Zderzacz Hadronów robi całkiem ciekawe rzeczy. Na przykład od 2016 r. Naukowcy z CERN zaczęli wykorzystywać zderzenie do przeprowadzenia eksperymentu piękności dużego zderzacza hadronów (LHCb). Badanie to ma na celu ustalenie, co miało miejsce po Wielkim Wybuchu, aby materia mogła przetrwać i stworzyć Wszechświat, który znamy dzisiaj.
W ciągu ostatnich kilku miesięcy eksperyment przyniósł imponujące wyniki, takie jak pomiar bardzo rzadkiej formy rozpadu cząstek i dowód nowej manifestacji asymetrii materii z antymaterią. Ostatnio badacze LHCb ogłosili odkrycie nowego układu pięciu cząstek, z których wszystkie zaobserwowano w jednej analizie.
Według pracy badawczej, która pojawiła się w arXiv 14 marca 2017 r. wykryte cząstki wzbudziły stany tak zwanego barionu „Omega-c-zero”. Podobnie jak inne tego rodzaju cząstki, omega-c-zero składa się z trzech kwarków - z których dwa są „dziwne”, a trzecia jest „kwarkiem” uroku. Istnienie tego barionu potwierdzono w 1994 r. Od tego czasu badacze z CERN starali się ustalić, czy istnieją cięższe wersje.
A teraz, dzięki eksperymentowi LHCb, wydaje się, że je znaleźli. Kluczem było zbadanie trajektorii i energii pozostawionej w detektorze przez cząstki w ich ostatecznej konfiguracji i prześledzenie ich z powrotem do pierwotnego stanu. Zasadniczo cząstki Omega-c-zero rozpadają się pod wpływem silnej siły na inny rodzaj barionu (Xi-c-plus), a następnie przez słabą siłę na protony, kaony i piony.
Na podstawie tego naukowcy byli w stanie ustalić, że widzieli cząstki Omega-c-zero w różnych stanach energii (tj. O różnych rozmiarach i masach). Cząstki te wyrażone w megaelektronowoltach (MeV) mają masy odpowiednio 3000, 3050, 3066, 3090 i 3119 MeV. To odkrycie było raczej wyjątkowe, ponieważ wymagało wykrycia pięciu wyższych stanów energetycznych cząsteczki jednocześnie.
Było to możliwe dzięki wyspecjalizowanym możliwościom detektora LHCb i dużemu zestawowi danych zgromadzonemu z pierwszego i drugiego przebiegu LHC - który trwał odpowiednio od 2009 do 2013 roku, a od 2015 roku. Uzbrojeni w odpowiedni sprzęt i doświadczenie naukowcy byli w stanie zidentyfikować cząstki z przytłaczającym poziomem pewności, wykluczając możliwość statystycznego błędu w danych.
Odkrycie ma także rzucić światło na niektóre z głębszych tajemnic cząstek subatomowych, takie jak sposób, w jaki trzy kwarki składowe są związane w barionie przez „silną siłę” - tj. Siłę fundamentalną, która jest odpowiedzialna za utrzymywanie wnętrza atomów razem . Kolejna tajemnica, która może pomóc rozwiązać korelację między różnymi stanami kwarków.
Jak dr Greig Cowan - badacz z University of Edinburgh, który pracuje nad eksperymentem LHCb w LHC Cern - wyjaśnił w wywiadzie dla BBC:
„To uderzające odkrycie, które rzuci światło na sposób łączenia kwarków. Może to mieć wpływ nie tylko na lepsze zrozumienie protonów i neutronów, ale także na bardziej egzotyczne stany wielu kwarków, takie jak pentakwarki i tetrakwarki.“
Następnym krokiem będzie określenie liczb kwantowych tych nowych cząstek (liczb używanych do identyfikacji właściwości konkretnej cząstki), a także określenie ich znaczenia teoretycznego. Od momentu pojawienia się w Internecie, LHC pomaga potwierdzić Standardowy Model fizyki cząstek, a także wykracza poza nie, aby zbadać większe niewiadome, jak powstał Wszechświat i jak fundamentalne siły, które nim rządzą, pasują do siebie.
Ostatecznie odkrycie tych pięciu nowych cząstek może być kluczowym krokiem na drodze do teorii wszystkiego (ToE) lub po prostu kolejnym elementem wielkiej układanki, jaką jest nasza egzystencja. Sprawdzajcie, które!
