سرن احتمالا کوچکترین ذره ترکیبی جهان یعنی توپونیوم را کشف کرده است

سرن احتمالا کوچکترین ذره ترکیبی جهان یعنی توپونیوم را کشف کرده است, برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) در مرکز سرن از آغاز فعالیت در سال ۲۰۰۸ کشفهای مهمی در فیزیک ذرات ثبت کرده است. اکنون محققان با بهرهگیری از این تجهیزات، احتمالا کوچکترین هادرون (ذره ترکیبی) تا به امروز مشاهدهشده را شناسایی کردهاند. بر اساس گزارش، محققان سرن از احتمال کشف کوچکترین هادرون شناختهشده خبر دادهاند.

این ذره که توپونیوم نام دارد، یک حالت کوارکونیوم است که از جفت کوارک و پادکوارکِ بالا تشکیل شده است. کوارکها ذرات بنیادیاند که با ترکیب یکدیگر هادرونهایی مانند پروتون و نوترون را میسازند. هادرونهایی که از کوارک و پادکوارک متشکلاند کوارکونیوم نامیده میشوند و توپونیوم آخرین و سنگینترین عضو این خانواده است.

احتمالاً کوچکترین ذره ترکیبی جهان کشف شده است دانشمندان تا پیش از این نتوانسته بودند توپونیوم را مستقیماً مشاهده کنند، زیرا در محیط برخوردهای پرانرژی LHC به سرعت تفکیک میشود. با این حال، دادههای تازه پژوهشگران نشان میدهد که سیگنالهای ثبتشده با احتمال بالا متعلق به این ذره ناپایدار است. ریشه این تحقیقات در جستجوی انواع جدید بوزون هیگز نهفته است که نخستین بار در سال ۲۰۱۲ در LHC شناسایی شد.

بوزون هیگز کلید درک مکانیزم کسب جرم توسط ذرات بنیادی است. اگرچه مدل استاندارد فیزیک ذرات بهترین چارچوب تبیینی فعلی است، اما ناقص مانده و پدیدههایی چون ماده تاریک، انرژی تاریک و گرانش را پوشش نمیدهد. فیزیکدانان با کشف انواع جدید هیگز میکوشند شکافهای این مدل را پر کنند. مطابق پیشنویس مقاله محققان، در حین جستجوی ذرات هیگز، تعداد قابلتوجهی جفت کوارک-پادکوارک بالا در حالت حداقل انرژی (آستانه تولید) رصد شدید.

این مشاهدات محققان را به فرضیه تشکیل توپونیوم سوق داد. برای تأیید این ادعا، محققان مقطع تصادف توپونیوم در برخوردهای پرانرژی را محاسبه کردهاند. برآوردها نشان میدهد این فرآیند ۸.۸ بار در هر تریلیون برخورد رخ میدهد (معادل ۸.۸ پیکوبارن). این نرخ به اندازه کافی بالاست تا آستانه ۵ سیگما — معیار طلایی کشف در فیزیک ذرات — را برآورده نماید.

با وجود این، تیم پژوهشگر همچنان محتاط است، زیرا سیگنالهای مشاهدهشده میتوانند از یک بوزون هیگز ناشناخته نیز ناشی باشند.