З моменту початку свого другого оперативного запуску у 2015 році Великий адронний колайдер робив кілька цікавих речей. Наприклад, починаючи з 2016 року, дослідники компанії CERN почали використовувати коллід для проведення експерименту краси Великого адронного колайдера (LHCb). Це дослідження має на меті визначити, що саме відбулося після Великого вибуху, щоб матерія змогла вижити і створити Всесвіт, про який ми знаємо сьогодні.
За останні кілька місяців експеримент дав вражаючі результати, такі як вимірювання дуже рідкісної форми розпаду частинок та свідчення нового прояву асиметрії речовини-антиматерії. І зовсім недавно дослідники, що стояли за LHCb, оголосили про відкриття нової системи з п'яти частинок, всі з яких спостерігалися в одному аналізі.
Згідно з дослідницькою роботою, яка з'явилася в arXiv 14 березня 2017 року виявлені частинки були збудженими станами того, що відомо як баріон "Омега-с-нуль". Як і інші подібні частинки, Омега-с-нуль складається з трьох кварків - два з яких "дивні", а третій - "шарм". Існування цього баріона було підтверджено в 1994 році. З того часу дослідники ЦЕРН намагалися визначити, чи існували більш важкі версії.
А тепер, завдяки експерименту LHCb, виявляється, що вони їх знайшли. Основним було вивчення траєкторій та енергії, залишеної у детекторі частинками у їхній остаточній конфігурації, та відстеження їх до початкового стану. В основному, частинки Омега-С-нуль розпадаються сильною силою в інший тип баріона (Xi-c-plus), а потім через слабку силу перетворюються на протони, каони та піони.
Виходячи з цього, дослідники змогли визначити, що вони бачили - частинки Омега-с-нуля при різних енергетичних станах (тобто різних розмірів і маси). Виражені в мегаелектронвольтах (МеВ), ці частинки мають масу 3000, 3050, 3066, 3090 та 3119 МеВ відповідно. Це відкриття було досить унікальним, оскільки передбачало виявлення одночасно п’яти вищих енергетичних станів частинки.
Це стало можливим завдяки спеціалізованим можливостям детектора LHCb та великому набору даних, який накопичувався з першого та другого запусків LHC - що тривало відповідно з 2009 по 2013 рік та з 2015 року відповідно. Озброївшись належним обладнанням та досвідом, дослідники змогли ідентифікувати частинки з переважним рівнем визначеності, виключаючи ймовірність того, що це статистичний потік даних.
Очікується, що відкриття також пролиє світло на деякі більш глибокі таємниці субатомних частинок, наприклад, як три складові кварки пов'язані всередині баріона "сильною силою" - тобто фундаментальною силою, яка відповідає за утримання нутрощів атомів разом . Ще одна таємниця, що це може допомогти вирішити у співвідношенні між різними станами кварків.
Як пояснив в інтерв'ю BBC д-р Грейг Коуан - дослідник з Едінбургського університету, який працює над експериментом LHCb в LHC Cern:
«Це вражаюче відкриття, яке проливе світло на те, як кварки зв’язуються між собою. Це може мати наслідки не лише для кращого розуміння протонів та нейтронів, але й до більш екзотичних мультикваркових станів, таких як пентакварки та тетракварки.“
Наступним кроком буде визначення квантових чисел цих нових частинок (числа, що використовуються для ідентифікації властивостей певної частинки), а також визначення їх теоретичної значущості. З моменту появи в Інтернеті LHC допомагає підтвердити Стандартну модель фізики частинок, а також виходить за її межі, щоб вивчити більші незнання того, яким був Всесвіт, і як фундаментальні сили, які керують ним, поєднуються разом.
Врешті-решт, виявлення цих п'яти нових частинок може стати вирішальним кроком на шляху до Теорії всього (ТЗ), або просто ще однією частиною у великій загадці, яка є нашим існуванням. Слідкуйте за тим, щоб побачити який!
