برخورددهنده بزرگ هادرونی شواهدی از سه ذره پیدا که تا به حال دیده نشده بود!!
فیزیکدانان میگویند که در دادههای برخورد دهنده بزرگ هادرونی اروپا شواهدی برای سه ترکیب از کوارکها پیدا کرده اند که قبلاً دیده نشده بودند.
سه نوع ذرات عجیب و غریب – که شامل دو ترکیب چهار کوارکی، معروف به تتراکوارک، به اضافه یک واحد پنج کوارکی به نام پنتا کوارک است – کاملاً با مدل استاندارد، تئوری چند دههای سازگار است که ساختار اتمها را توصیف میکند.
در مقابل، دانشمندان امیدوارند که اجرای فعلی LHC شواهدی از فیزیک به دست آورد که فراتر از مدل استاندارد است تا ماهیت پدیدههای مرموز مانند ماده تاریک را توضیح دهد. چنین شواهدی میتواند به آرایههای جدیدی از ذرات زیراتمی یا حتی ابعاد اضافی در جهان ما اشاره کند.
LHC به مدت سه سال تعطیل شده بود تا سیستمهای خود را برای مدیریت سطوح انرژی بیسابقه ارتقا دهد. این تعطیلی در آوریل به پایان رسید و از آن زمان، دانشمندان و مهندسان مرکز تحقیقات سرن در مرز فرانسه و سوئیس برای ازسرگیری فعالیتهای علمی امروز آماده میشوند.
مرکز کنترل سرن زمانی پرهیاهو بود که LHC سومین دوره جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادهها را آغاز کرد.
فابیولا جیانوتی، مدیر کل سرن در جریان پخش اینترنتی امروز گفت: اکنون لحظه جادویی است. ما فقط برخوردهایی با انرژی بیسابقه، 13.6 ترا الکترون ولت داشتیم، و این دوره جدیدی از اکتشاف را در سرن باز میکند.
جیانوتی گفت که دانشمندان LHC انتظار دارند در طول اجرای سوم به همان اندازه داده جمع آوری کنند که در طول 13 سال در دو دوره قبلی برخورددهنده جمع آوری کردند. او گفت: “البته این امر فرصتهای ما را برای کشف یا درک قوانین اساسی جهان افزایش میدهد.”
حلقه آهنرباهای ابررسانا به طول 27 کیلومتر (دور 17 مایل) و آشکارسازهای ذرات آن قرار است در طول اجرای 3 به مدت تقریباً چهار سال به صورت شبانهروزی کار کنند.
شروع امروز 10 سال و یک روز پس از آن است که فیزیکدانان LHC بزرگترین کشف خود را تا به امروز اعلام کردند: شواهدی برای وجود بوزون هیگز، یک ذره زیر اتمی که به توضیح پدیده جرم کمک میکند.
سه نوع جدید ذرات زیراتمی که امروز در طی سمینار سرن توضیح داده شد، افشاگری در سطح هیگز نیستند. اما آنها پیشنهاد میکنند که LHC در مسیر برای کشف بلوکهای سازندهای آماده میباشد.که قبلاً دیده نشده بود.
برخورددهنده بزرگ هادرونی پروتونها را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به هم میکوبد تا ترکیب کوارکهایی را مطالعه کند که به هادرون معروف هستند.
نیلز تیونینگ، هماهنگ کننده فیزیک آشکارساز LHCb برخورد دهنده، در یک بیانیه خبری گفت: «هرچه تجزیه و تحلیلهای بیشتری انجام دهیم، انواع هادرونهای عجیب و غریب بیشتری پیدا میکنیم.
“ما شاهد دورهای از اکتشافات مشابه دهه 1950 هستیم، زمانی که “باغ وحش ذرات” از هادرونها شروع به کشف کرد و در نهایت به مدل کوارکی هادرونهای معمولی در دهه 1960 رسید. ما “Particle Zoo 2.0” را ایجاد میکنیم.”
کریس پارکز، سخنگوی LHCb گفت که مطالعه ترکیبهای جدید کوارکها به نظریهپردازان کمک میکند تا یک مدل واحد از هادرونهای عجیب و غریب را توسعه دهند که ماهیت دقیق آن تا حد زیادی ناشناخته است.
بیشتر هادرونها چندان عجیب و غریب نیستند. به عنوان مثال، پروتونها و نوترونها از سه کوارک به هم متصل شدهاند. پیونها ترکیبات دو کوارکی هستند.
ترکیبهای چهار کوارک و پنج کوارک بسیار نادرتر هستند و تصور میشود قبل از تجزیه به انواع مختلف ذرات فقط برای یک لحظه وجود دارند.
کوارک ها در شش “طعم” مختلف وجود دارند: بالا و پایین، بالا و پایین، جذاب و عجیب.
تیم LHCb تجزیه مزونهای B با بار منفی را تجزیه و تحلیل کرد و شواهدی مبنی بر وجود یک پنتاکوارک متشکل از یک کوارک جذاب و یک آنتی کوارک جذاب، به علاوه یک کوارک بالا، پایین و عجیب دید. این اولین پنتا کوارک است که شامل یک کوارک عجیب میشود.
دو تتراکوارک تازه شناسایی شده شامل ترکیبی از چهار کوارک “دارای بار الکتریکی مضاعف” هستند: یک کوارک جذاب، یک آنتی کوارک عجیب، یک کوارک بالا و یک آنتی کوارک پایین.
تتراکوارکی مشاهده شد که در ترکیب با همتای خنثی خود که دارای یک کوارک جذاب، یک آنتی کوارک عجیب، یک آنتی کوارک بالا و یک کوارک پایین است. سرن میگوید این اولین بار است که یک جفت تتراکوارک با هم مشاهده میشود.
برخی از مدلهای نظری، هادرونهای عجیب و غریب را بهعنوان واحدهای منفرد از کوارکهای بههمپیوسته تجسم میکنند. دیگران آنها را به عنوان جفت هادرونهای استاندارد میبینند که به طور سست به یکدیگر متصل میشوند، شبیه به روشی که اتمها به یکدیگر متصل میشوند تا مولکولها را تشکیل دهند.
سرن میگوید: «فقط زمان و مطالعات بیشتر روی هادرونهای عجیب و غریب نشان میدهد که آیا این ذرات یکی، چیز دیگری یا هر دو هستند.»
منبع:
Large Hadron Collider Finds Evidence of 3 Never-Before-Seen Particles
ALAN BOYLE, UNIVERSE TODAY
6 JULY 2022
https://www.sciencealert.com/large-hadron-collider-finds-three-never-before-seen-exotic-particles