Смяташе се за невъзможно: физиците за първи път откриха най-малката елементарна частица

Големият адронен колайдер, който е най-големият ускорител на частици в света, играе ключова роля в разширяването на границите на изследванията във физиката на елементарните частици. Учените казаха, че може би са открили най-малкия адрон, наблюдаван някога. Тази съставна частица се нарича топоний и се състои от двойка истински кварк и истински антикварк.

Изследването е публикувано на сървъра за предпечат arXiv, пише Interesting Engineering.

Адроните са вид съставни елементарни частици, които включват бариони и мезони. Първите са представени например от протони и неутрони, които изграждат ядрото на атома. Барионите и мезоните се различават един от друг по количеството кварки, от които се състоят.

Фундаментални частици на Вселената

Кварките са фундаментални частици, които изграждат протоните и неутроните и са основен компонент на цялата видима материя във Вселената. Топониумът е елементарна частица, която е пример за кварконий (вид мезон, състоящ се от кварк и антикварк от същия вид), но тази частица се образува чрез сдвояване на истински кварк с истински антикварк. Между другото, истинските кварки са най-тежките елементарни частици във Вселената.

Физиците смятат топониума за последния тип кварконий за тежките кварки, но не е било възможно да го открият, тъй като тази съставна частица има много кратък живот. Учените вярваха, че топоний не може да бъде открит в Големия адронен колайдер. Но експерименталните резултати показват, че има голяма вероятност физиците наистина да са успели да открият топоний в най-големия ускорител на частици в света.

Хигс бозон

Всичко започва с търсенето на нови видове частици, известни като Хигс бозон, който беше открит за първи път през 2012 г. Именно тази частица придава маса на всички основни частици. Най-добрата теория, описваща фундаменталните частици и сили на Вселената, е Стандартният модел на физиката на елементарните частици. Но това не е пълна теория, тъй като не взема предвид някои явления, включително и тъмната енергия и тъмната материя.

Физиците вярват, че новите типове Хигс бозон ще взаимодействат най-силно с истинския кварк. Затова учените се опитват да ги намерят. По време на това търсене физиците са открили повече двойки истински кварк-истински антикварк от очакваното, при минимална енергия, необходима за създаването им. Така учените стигнаха до извода, че може да са открили топония.

Най-малката елементарна частица

Физиците са анализирали сблъсъците на протони в Големия адронен колайдер при стандартна енергия от 13 тераелектронволта. За да разберат естеството на сблъсъците, учените изследвали как частиците се разпръскват в пространството. Това предоставя информация за квантовото състояние на частиците преди сблъсъка. Освен това, физиците са използвали опростен модел на топоний, за да сравнят експерименталните резултати с модела.

Въпреки че резултатите от изследването подкрепят хипотезата, че наблюдаваната частица наистина е топоний, физиците са предпазливи в твърденията си, тъй като това може да бъде и нов тип Хигс бозон. За да потвърдят хипотезата си, физиците планират да изградят по-точен модел на топоний, както и да проведат допълнителни експерименти, за да потвърдят данните си.

Ако данните се потвърдят, топонийът ще стане най-малкият адрон, откриван някога. Топониумът също се откроява сред останалите кварконии по това, че неговият разпад при сблъсъците се случва чрез разпадане на кварки, а не чрез унищожаване на материя и антиматерия.