Suuri Hadron Collider (LHC), valtava hiukkaskiihdytin, jatkaa tieteen rajojen ylittämistä, ja viimeaikaisissa kokeissa sen osallistumisella tutkijat ovat löytäneet jotain, joka voi olla ensimmäinen mahdollinen osoitus subatomisesta kvasiosastosta, nimeltään odderon, joka siihen asti oli olemassa vain teoriassa … Saadut tulokset koskevat hadroneja, alkuhiukkasten perhettä, johon kuuluvat protonit ja neutronit, jotka koostuvat kvarkkeista, jotka on "liimattu yhteen" gluonien kanssa.
LHC: n kanssa tehdyissä kokeissa tutkijat käyttivät kiihdyttimen erityistä toimintatapaa, jossa törmäävät protonit pysyvät ehjinä sen sijaan, että ne tuhoutuisivat ja muodostaisivat kokonaisia suihkuja toissijaisista hiukkasista. Aiemmin vastaavia kokeita suoritettaessa huomattiin, että tällaisissa törmäyksissä protonit paitsi lentävät poispäin toisistaan, vaan ne onnistuvat vaihtamaan nopeasti useita gluoneja. Tässä tapauksessa "vaihto" -gluunien lukumäärä oli aina tasainen.
Loppujen lopuksi tutkijat eivät löytäneet itse odderonia, mutta tutkijat havaitsivat tiettyjä vaikutuksia, jotka voisivat osoittaa sen esiintymisen. Fyysikot käyttivät protoneja, joilla on korkea energia, mikä antoi heille mahdollisuuden saada tarkempaa mittausta. Ja näiden mittausten tuloksista löydettiin protonien vaihdon tapauksia parittomalla määrällä gluoneja, mikä ei sovi ollenkaan kaikkiin tällaisten prosessien nykyisiin malleihin. Tutkijat uskovat, että odderon, kvasipartikkeli, joka koostuu tässä tapauksessa kolmesta, viidestä, seitsemästä tai useammasta parittomasta määrästä gluoneja, on vastuussa tästä ristiriidasta, joka muodostuu lyhyeksi ajaksi protonien törmäyshetkellä.
"Saadut tulokset eivät riko olemassa olevaa hiukkasfysiikan vakiomallia. Tässä mallissa on useita "tummia pisteitä", ja työmme antoi meille mahdollisuuden "valaista" vain yhtä näistä alueista ja lisätä siihen uuden uuden yksityiskohdan ", kertoo hiukkasfysiikan ja osaelementtien fyysikko Timothy Raben Kansasin yliopistosta.
Etsinnässä käytettiin TOTEM-kokeen erittäin herkkiä antureita, jotka oli asennettu törmäystunnelin neljään avainkohtaan, joissa protonisäteet "risteävät" ja miljardeja törmäyksiä esiintyy joka sekunti.
Yksi mahdollinen selitys sille, miksi protonit voivat törmätä tuhoutumiseen, on odderon, mutta käytännössä tutkijat eivät ole koskaan havainneet tätä. Tämä voi olla ensimmäinen kerta, kun todellinen todiste näiden kvashiukkasten olemassaolosta on saatu”, kommentoi Simona Giani, fyysikkoryhmän tiedottaja TOTEM-kokeessa, joka on osa yleistä kvashiukkasten etsintää.
Maallikon on melko vaikea ymmärtää tätä, joten tutkijat selittävät tämän esimerkillä autokuljettimesta, joka kuljettaa autoja perävaunussa.
Kuvittele, että protonit ovat kaksi isoa kuorma-autoa. Nämä nähdään usein tiellä”, Raben selittää.
Mainosvideo:
Kuvittele nyt, että nämä kaksi kuorma-autoa törmäävät toisiinsa, mutta onnettomuuden jälkeen kuorma-autot pysyvät ehjinä, mutta heidän kuljettamansa autot lentävät eri suuntiin. Samanaikaisesti ilmaan muodostuu kirjaimellisesti uusia autoja. Energia siirtyy aineen tilaan."
”Fyysikot ovat metsästäneet teoreettisia odderoneja viime vuosikymmenien ajan 1970-luvulta lähtien. Tuon ajan tekniset valmiudet eivät kuitenkaan yksinkertaisesti antaneet todisteita Odderonien olemassaolosta , lisää Raben.
Yli 100 tutkijaa kahdeksasta maasta oli mukana kokeissa odderonien löytämiseksi. Miljardit protonipareja kiihtyivät LHC: n sisällä joka sekunti. Hadron-törmäysasteen modernisoinnin ansiosta vuonna 2015 kiihdytettyjen protonien huippuenergiataso oli 13 TeV.
Vaikka tutkijat eivät ole pystyneet havaitsemaan odderonia suoraan, he ovat todistaneet sen vaikutukset ja toivovat saavansa avoimempia tuloksia tulevaisuudessa. Tutkijat uskovat, että LHC: n seuraava modernisointi mahdollistaa niiden saavuttamisen, mikä mahdollistaa hiukkasten kiihdyttämisen entistä suurempiin energiaindikaattoreihin.
"Odotamme hyviä tuloksia lähivuosina", kommentoi Christophe Royon Kansasin yliopistosta.
Tämän työn tulokset julkaistiin ArXiv.org-verkkosivustolla ja odottavat parhaillaan muiden asiantuntijoiden arviointia.
Nikolay Khizhnyak