Fizycy obserwowali rzadką cząstkę typu X od początku wszechświata

Niebiesko-szara rura przenosząca przyspieszone protony w tunelu w CERN w Szwajcarii.

Przejście Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERN w Szwajcarii w lutym 2020 r.
Zdjęcie: WALENTYNKOWY FLAURAUD / AFP (Obrazy Getty)

Niedawno odkryli naukowcy z Wielkiego Zderzacza Hadronów Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) w Szwajcarii Rzadka, zanikająca cząsteczka, o której wierzą, że istniała we wczesnym wszechświecie. Cząstka – obecnie nazywana cząstką X, ponieważ nikt nie wie dokładnie, czym ona jest – powstała w wyniku zderzenia miliardów ciężkich jonów w słynnym akceleratorze cząstek.

Zespół z CMS Collaboration, który zbiera dane ze skompresowanego pliku Muon Solenoid LHC, rozbił razem ciężkie atomy ołowiu w temperaturach około 5,5 biliona stopni Celsjusza (9,9 biliona stopni Fahrenheita). Wyniki zespołu opublikowany W fizycznych pismach kontrolnych.

Fizycy stawiają hipotezę, że we wczesnych chwilach Wszechświata po Wielkim Wybuchu materia była plazmą subatomowych kwarków i gluonów stłoczonych razem w przegrzanej zupie. (Dopiero gdy plazma ochłodziła się kilka mikrosekund po Wielkim Wybuchu, uformowały się znane protony i neutrony, torując drogę masywniejszym formom materii.) Ale zanim materia ostygnie, zderzają się niektóre z tych kwarków i gluonów, tworząc bardziej tajemnicze cząstki, które fizycy nazywają cząstki X.

Cząsteczki X są dziś rzadkością, ponieważ wszechświat nie jest ani zbyt gęsty, ani zbyt gorący, ale podobnie jak Kryszna Rajagopal, fizyk cząstek z MIT, niezwiązany z najnowszymi badaniami, Powiedział w 2010 roku: „Jeśli interesujesz się właściwościami mikrosekundowego wszechświata, najlepszym sposobem na jego badanie nie jest zbudowanie teleskopu, ale raczej zbudowanie akceleratora.”

Zespół był w stanie zidentyfikować 100 cząstek X o określonej masie, zwanych X (3872), które przetrwały około jednej sześciomilionowej sekundy przed rozpadem. X (3872) został znaleziony po raz pierwszy w 2003 za pomocą miła współpraca Szukając wybojów, kiedy naukowcy identyfikują nieoczekiwaną ilość masy lub energii w swoim systemie.

„X (3872) to egzotyczne zwierzę”, powiedział Patrick Koppenburg, fizyk z Holenderskiego Narodowego Instytutu Fizyki Subatomowej i członek zespołu LHCb w CERN, w e-mailu do Gizmodo. „Byłem w Belle, kiedy to odkryto, i pamiętam, że patrzyliśmy na mały guzek, nie rozumiejąc, co się dzieje”.

Zamazany obraz przedstawia cylindryczny magnes zastosowany w centralnej części Wielkiego Zderzacza Hadronów.

Rdzeń magnetyczny małego magnesu solenoidowego mionowego Wielkiego Zderzacza Hadronów w marcu 2007 roku.
Zdjęcie: Fabrice Cofferini/AFP (Obrazy Getty)

W zeszłym roku zespół Koppenberga w LHCb odkrył nowy typ tetrakwarku. Podobnie jak X (3872), ten tetrakwark miał krótkotrwałe życie — być może nieco ponad jedną piątą milionowej części sekundy. Chociaż w LHC pojawiają się i znikają inne egzotyczne cząstki, X (3872) jest pierwszą cząstką X wykrytą w generowanej tam plazmie kwarkowo-gluonowej.

Zespół odpowiedzialny za nowe badania był w stanie symulować warunki we wczesnym Wszechświecie, przyspieszając 13 miliardów jonów. Kiedy cząstki zderzyły się, wytworzyły tysiące krótkożyjących cząstek naładowanych. Yin Ji Lee, a Możliwe, że w ostatnich danych są inne cząstki X, ale naukowcy nie mieli dobrego sposobu, aby wydobyć je z szumu tła, powiedział Gizmodo fizyk z MIT i współautor nowych badań.

Lee napisał w e-mailu: „Pierwsza duża moc w „Przebiegu 3” rozpoczyna się pod koniec tego roku i mamy nadzieję zebrać więcej danych z głównych kolizji w Przebiegu 3 i Przebiegu 4. Mając znacznie większy zestaw danych, możemy będzie w stanie określić, jak bardzo można poprawić produkcję X w zupie twarogowej i uzyskać lepszy wgląd w jej wewnętrzną strukturę”.

Tożsamość X (3872) pozostaje niepewna. Zespół uważa, że ​​cząsteczka może być rodzajem luźno związanej cząstki mezonowej (dwie cząstki subatomowe zwane Mezony są spokrewnione z oddziaływaniem silnym) lub tetrakwarkami, rodzajem hadronów zbudowanych z czterech upakowanych razem kwarków. „Do tej pory cząstki mezonowe nie zostały ostatecznie zaobserwowane, a X (3872) jest dobrym kandydatem” – powiedział Jing Wang, fizyk z MIT, który kierował analizą nowych danych.i W e-mailu do Gizmodo. „Jeśli X (3872) okaże się cząstką mezonową, pokazujemy, że we wczesnym wszechświecie oprócz zwykłych hadronów musiały istnieć różne typy cząstek mezonowych”.

„Im dłużej przyglądałem się danym, tym bardziej byłem przekonany, że X jest superpozycją cząsteczki i stanu Charmonium” – powiedział Koppenberg. Opis pomysłu Jak wskazuje nakładka: „Nasz umysł nie potrafi reprezentować tych rzeczy. … W mechanice kwantowej nie ma czegoś takiego jak to lub tamto. Jeśli nie możesz odróżnić dwóch rzeczy, to prawda musi być jednocześnie. „

Być może nadchodzące przebiegi LHC w końcu rozwiążą tożsamość X (3872). Oczywiście wtedy będzie Ma prawdziwą nazwę i nie będzie już uważana za cząstkę X.

WIĘCEJ: Fizycy z CERN-u odkrywają mnóstwo nowych obcych cząstek

READ  Zachodnia dieta zidentyfikowana jako czynnik ryzyka choroby Alzheimera, ostrzegają naukowcy: ScienceAlert

Phoebe Newman

"Podróżujący ninja. Rozrabiaka. Badacz bekonów. Ekspert od ekstremalnych alkoholi. Obrońca zombie."

Rekomendowane artykuły

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *