Seit dem Start seines zweiten operativen Laufs im Jahr 2015 hat der Large Hadron Collider einige ziemlich interessante Dinge getan. Zum Beispiel haben Forscher am CERN ab 2016 begonnen, die Kollision zu verwenden, um das Large Hadron Collider Beauty Experiment (LHCb) durchzuführen. Diese Untersuchung versucht herauszufinden, was nach dem Urknall stattgefunden hat, damit die Materie überleben und das Universum erschaffen konnte, das wir heute kennen.
In den letzten Monaten hat das Experiment einige beeindruckende Ergebnisse erbracht, wie die Messung einer sehr seltenen Form des Partikelzerfalls und den Nachweis einer neuen Manifestation der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie. Und kürzlich haben die Forscher hinter LHCb die Entdeckung eines neuen Systems von fünf Partikeln angekündigt, die alle in einer einzigen Analyse beobachtet wurden.
Nach dem Forschungsbericht, der in erschien arXiv Am 14. März 2017 waren die detektierten Partikel angeregte Zustände eines sogenannten „Omega-c-Null“ -Baryons. Wie andere Partikel dieser Art besteht der Omega-c-Null aus drei Quarks - von denen zwei „seltsam“ sind, während der dritte ein „Charm“ -Quark ist. Die Existenz dieses Baryons wurde 1994 bestätigt. Seitdem haben Forscher am CERN versucht festzustellen, ob es schwerere Versionen gibt.
Und jetzt, dank des LHCb-Experiments, scheinen sie sie gefunden zu haben. Der Schlüssel bestand darin, die Flugbahnen und die Energie, die Partikel in ihrer endgültigen Konfiguration im Detektor hinterlassen, zu untersuchen und sie in ihren ursprünglichen Zustand zurückzuverfolgen. Grundsätzlich zerfallen Omega-c-Null-Partikel über die starke Kraft in eine andere Art von Baryon (Xi-c-plus) und dann über die schwache Kraft in Protonen, Kaonen und Pionen.
Daraus konnten die Forscher feststellen, dass es sich bei dem, was sie sahen, um Omega-c-Null-Partikel mit unterschiedlichen Energiezuständen (d. H. Unterschiedlichen Größen und Massen) handelte. Ausgedrückt in Megaelektronvolt (MeV) haben diese Partikel Massen von 3000, 3050, 3066, 3090 bzw. 3119 MeV. Diese Entdeckung war ziemlich einzigartig, da gleichzeitig fünf Zustände höherer Energie eines Teilchens nachgewiesen wurden.
Möglich wurde dies durch die speziellen Funktionen des LHCb-Detektors und den großen Datensatz, der beim ersten und zweiten Durchlauf des LHC - von 2009 bis 2013 bzw. seit 2015 - gesammelt wurde. Mit der richtigen Ausrüstung und Erfahrung konnten die Forscher die Partikel mit überwältigender Sicherheit identifizieren und die Möglichkeit ausschließen, dass es sich um einen statistischen Zufall in den Daten handelte.
Es wird auch erwartet, dass die Entdeckung einige der tieferen Geheimnisse subatomarer Teilchen beleuchtet, beispielsweise wie die drei konstituierenden Quarks in einem Baryon durch die „starke Kraft“ gebunden sind - dh die fundamentale Kraft, die für das Zusammenhalten der Innenseiten von Atomen verantwortlich ist . Ein weiteres Rätsel, das dies bei der Korrelation zwischen verschiedenen Quarkzuständen lösen könnte.
Wie Dr. Greig Cowan - ein Forscher von der Universität Edinburgh, der am LHCb-Experiment am CHC von Cern arbeitet - in einem Interview mit der BBC erklärte:
„Dies ist eine bemerkenswerte Entdeckung, die Aufschluss darüber gibt, wie Quarks miteinander verbunden sind. Dies kann Auswirkungen haben, um nicht nur Protonen und Neutronen besser zu verstehen, sondern auch exotischere Multi-Quark-Zustände wie Pentaquarks und Tetraquarks.“
Der nächste Schritt besteht darin, die Quantenzahlen dieser neuen Teilchen (die Zahlen, die zur Identifizierung der Eigenschaften eines bestimmten Teilchens verwendet werden) sowie ihre theoretische Bedeutung zu bestimmen. Seit es online ging, hat der LHC dazu beigetragen, das Standardmodell der Teilchenphysik zu bestätigen und darüber hinaus die größeren Unbekannten darüber zu erforschen, wie das Universum entstanden ist und wie die fundamentalen Kräfte, die es steuern, zusammenpassen.
Am Ende könnte die Entdeckung dieser fünf neuen Teilchen ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu einer Theorie von allem (ToE) sein oder nur ein weiteres Teil des sehr großen Puzzles, das unsere Existenz ist. Bleiben Sie dran, um zu sehen, welche!
