Eiropas Kodolpētījumu centra (CERN) zinātnieki paziņojuši par iespējamo signāla, kas atbilst mazākajai elementārdaļiņai — toponijam, atklāšanu Lielajā hadronu paātrinātājā.
Vismazākais no jebkad atklātajiem hadroniem ir elementārdaļiņu veids, kas sastāv no barioniem un mezoniem. Barionus pārstāv protoni un neitroni, kas veido atoma kodolu. Barioni un mezoni atšķiras viens no otra ar kvarku skaitu savā sastāvā. Toponijs ir daļiņa, kas sastāv no pāra īsts kvarks un īsts antikvarks. Kvarki ir fundamentālās daļiņas, kas veido protonus un neitronus, un tie, savukārt, ir atoma kodolu komponenti. Kvarki ir arī galvenais redzamās matērijas komponents Visumā.
Toponijs pieder kvarkonijiem — mezonu veids, kas sastāv no viena veida kvarka un antikvarka pāra. Tomēr šī daļiņa veidojas izņēmuma kārtā no īsta kvarka un īsta antikvarka pāra, kas tiek uzskatīti par vismasīvākajām elementārajām daļiņām Visumā. Pēc fiziķu domām, toponijs ir pēdējais kvarkoniju veids starp smagajiem kvarkiem, un to ir bijis grūti atklāt, jo tas eksistē ļoti īsu laiku. Tika uzskatīts, ka to nav iespējams atklāt Lielajā hadronu paātrinātājā. Tomēr eksperimentu rezultāti liecina, ka visticamāk ir uztverts toponija signāls.
Eksperimentu mērķis Lielajā hadronu paātrinātājā bija meklēt jaunas Higsa bozona daļiņas, kas tika atklātas 2012. gadā. Šī elementārdaļiņa ir izšķiroša, lai saprastu, kā citas elementārās daļiņas Visumā iegūst masu. Standarta modeļa fizikā šīs daļiņas un to pamata mijiedarbības ir vislabāk izskaidrotas, tomēr tas neņemt vērā tādas parādības kā tumšā matērija, tumšā enerģija un gravitācija.
Saskaņā ar fiziķu pārliecību, jaunām Higsa bozona daļiņām ir jāreaģē visintensīvāk ar īstiem kvarkiem. Meklēšanas rezultātā tika atklāts vairāk īsta kvarka un īsta antikvarka pāru, nekā tika gaidīts, vienlaikus saglabājot minimālo nepieciešamo enerģiju, lai tos radītu. Tas lika zinātniekiem secināt, ka, iespējams, ir atklāts toponija signāls.
Zinātnieki analizēja datus par protonu sadursmēm paātrinātājā no 2016. līdz 2018. gadam, pie standarta enerģijas šīm sadursmēm 13 teraelektronvoltu apjomā. Lai saprastu šo sadursmju dabu, zinātnieki pētīja šo daļiņu izkliedi telpā, kas ļāva iegūt informāciju par to kvantēto stāvokli pirms sadursmes. Papildus tam tika izmantots vienkāršots toponija modelis salīdzināšanai ar eksperimentu rezultātiem.
Pēc fiziķu aplēsēm, toponija veidošanās varbūtība protonu sadursmju rezultātā paātrinātājā ir 8,8 reizes uz triljonu. Lai gan rezultāti apstiprina hipotēzi, ka novērotā daļiņa patiesi ir toponijs, pētnieki ir piesardzīgi savos secinājumos, jo tas varētu būt arī papildu Higsa bozona daļiņa.
Lai apstiprinātu savu hipotēzi, zinātnieki plāno izveidot precīzāku toponija modeli un veikt papildu eksperimentus. Ja apstiprināsies, toponijs kļūs par vismazāko jebkad atklāto hadronu. Šī daļiņa arī izceļas starp citiem kvarkonijiem ar savu sabrukšanu, kas notiek kvarku sabrukšanas ceļā, nevis izmantojot matērijas-antimatērijas anihilāciju.
Pētījuma rezultāti publicēti arhīva serverī arXiv
Avots: Interesting Engineering
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra