Потенційне відкриття топонію в Великому адронному коллайдері: новий етап у дослідженні елементарних частинок
Великий адронний коллайдер (ВАК) у ЦЕРН, що є найбільшим у світі прискорювачем частинок, може стати свідком революційного відкриття — можливого існування топонію, гіпотетичної частинки, що складається з топ-кварка та його античастинки. Це відкриття, якщо його підтвердять, може стати справжнім проривом у фізиці елементарних частинок, оскільки топоній теоретично може бути одним із найменш стабільних та найкомпактніших адронів завдяки величезній масі топ-кварка. Результати досліджень вже були опубліковані на сервері препринтів arXiv.
Топоній: новий погляд на кварки
Топоній можна вважати маленькою частинкою, яка включає в себе топ-кварк та антикварк. Кварки є основними елементами атомів, з яких складаються протони і нейтрони. Топ-кварк вважається найважчим серед кварків, тоді як антикварк є його протилежністю з антиматерії. Разом ці компоненти формують кварконій — нестабільну частину, яка розпадається майже миттєво. Вчені вважають, що топоній може стати найменшим адроном, коли-небудь виявленим в історії фізики.
Дослідження в ЛГЧ: підступи до відкриття
Починаючи з 2008 року, ВАК здійснює зіткнення частинок, аби розкрити таємниці Всесвіту. Команда CMS активно досліджує нові версії бозона Хіггса — частинки, що була відкрита в 2012 році зі з’ясуванням джерел маси інших частинок. В експериментах з енергією в 13 тераелектронвольт, дослідники помітили аномальне перевищення виявлення пар топ-кварків та антикварків, що спонукало їх до припущення про можливість існування топонію.
«Наша основна теорія — стандартна модель — описує частинки та сили, але не пояснює темну матерію чи енергію, які складають 95% Всесвіту. Топоній може стати ключем до нових концепцій у фізиці. Його розпад відбувається не так, як у традиційних кварконів, а через розпад кварків — це рідкісне явище», — зазначили вчені.
Складнощі в дослідженнях
Топоній існує менш ніж мить, і його неможливо зафіксувати безпосередньо. Науковці досліджували «обломки» — пари топ-кварків, які утворилися під час зіткнень. Аналізуючи, як частинки розлітаються, вони зіставили дані з моделлю топонію. Виявлений надлишок пар свідчить про те, що нова частинка народжується і миттєво зникає.
На даний момент, незрозуміло, чи йдеться про топоній чи новий бозон Хіггса. Команда CMS планує уточнити свою модель і перевірити дані в експериментах ATLAS. У разі підтвердження, топоній може стати найбільшим відкриттям в історії фізики адронів.
Перспективи відкриття
ВАК представляє собою гігантський тунель завдовжки 27 км, тоді як топоній — це частинка, що зникає за долі секунди. Піймати її в процесі розпаду надзвичайно складно, але, з огляду на сучасні технології, це цілком можливо. Відкриття топонію може відкрити нові горизонти в розумінні фізики, вказуючи на те, що ховається за межами відомого, та наблизити наукову спільноту до розгадки таємниць Всесвіту.
Дослідження, які проводяться в лабораторіях ЦЕРН, можуть навести на думку про глибинні структурні зрушення в стандартній моделі фізики, відкриваючи шлях до нових теорій, які можуть змінити наші уявлення про субатомний світ.
