Siden det startet sin andre operasjonelle løp i 2015, har Large Hadron Collider gjort noen ganske interessante ting. Fra 2016 begynte for eksempel forskere ved CERN å bruke kollisjonen for å utføre skjønnhetseksperimentet Large Hadron Collider (LHCb). Dette er en undersøkelse som søker å bestemme hva det er som fant sted etter Big Bang, slik at materien var i stand til å overleve og skape universet som vi kjenner i dag.
I løpet av de siste månedene har eksperimentet gitt noen imponerende resultater, for eksempel måling av en veldig sjelden form for partikkelforråtnelse og bevis på en ny manifestasjon av materie-antimateriell asymmetri. Og nylig har forskerne bak LHCb kunngjort oppdagelsen av et nytt system med fem partikler, som alle ble observert i en enkelt analyse.
I følge forskningsoppgaven, som dukket opp i arxiv 14. mars 2017 var partiklene som ble oppdaget spente tilstander av det som er kjent som en "Omega-c-zero" -baryon. Som andre partikler i sitt slag består Omega-c-zero av tre kvarker, hvorav to er "rare", mens den tredje er en "sjarm" -kvark. Eksistensen av denne baryonen ble bekreftet i 1994. Siden den gang har forskere ved CERN søkt å finne ut om det var tyngre versjoner.
Og nå, takket være LHCb-eksperimentet, ser det ut til at de har funnet dem. Nøkkelen var å undersøke banene og energien som var igjen i detektoren av partikler i deres endelige konfigurasjon og spore dem tilbake til sin opprinnelige tilstand. I utgangspunktet forfaller Omega-c-zero-partikler via den sterke kraften til en annen type baryon (Xi-c-plus) og deretter via den svake kraften til protoner, kaoner og pioner.
Fra dette var forskerne i stand til å bestemme at det de så var Omega-c-zero partikler ved forskjellige energitilstander (dvs. i forskjellige størrelser og masser). Uttrykt i megaelektronvolt (MeV) har disse partiklene masser på henholdsvis 3000, 3050, 3066, 3090 og 3119 MeV. Denne oppdagelsen var ganske unik, siden den involverte påvisning av fem høyere energitilstander av en partikkel på samme tid.
Dette ble muliggjort takket være de spesialiserte egenskapene til LHCb-detektoren og det store datasettet som ble samlet fra første og andre kjør av LHC - som gikk fra henholdsvis 2009 til 2013, og siden 2015. Bevæpnet med riktig utstyr og erfaring, var forskerne i stand til å identifisere partiklene med et overveldende nivå av sikkerhet, og utelukket muligheten for at det var en statistisk fluke i dataene.
Oppdagelsen forventes også å belyse noen av de dypere mysteriene til subatomiske partikler, som hvordan de tre konstituerende kvarkene er bundet inne i en baryon av den "sterke styrken" - dvs. den grunnleggende kraften som er ansvarlig for å holde innsiden av atomer sammen . Et annet mysterium som dette kan bidra til å løse i korrelasjonen mellom forskjellige kvarkstater.
Som dr. Greig Cowan - en forsker fra University of Edinburgh som jobber med LHCb-eksperimentet ved Cerns LHC - forklarte i et intervju med BBC:
“Dette er en slående funn som vil belyse hvordan kvarker binder seg sammen. Det kan ha implikasjoner ikke bare for bedre å forstå protoner og nøytroner, men også mer eksotiske flerkvark-tilstander, for eksempel pentaquarks og tetraquarks.“
Neste trinn vil være å bestemme kvantetallene til disse nye partiklene (tallene som brukes til å identifisere egenskapene til en spesifikk partikkel), samt å bestemme deres teoretiske betydning. Siden den kom på nettet, har LHC hjulpet til med å bekrefte standardmodellen for partikkelfysikk, i tillegg til å nå utover den for å utforske de større ukjente om hvordan universet ble til, og hvordan de grunnleggende kreftene som styrer det passer sammen.
Til slutt kan oppdagelsen av disse fem nye partiklene være et viktig skritt langs veien mot en teori om alt (ToE), eller bare et annet stykke i det veldig store puslespillet som er vår eksistens. Følg med for å se hvilken!
