برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) در مرکز سرن از آغاز فعالیت خود در سال ۲۰۰۸، دستاوردهای چشمگیری در فیزیک ذرات ثبت کرده است. اکنون محققان با بهره‌گیری از این تسارع‌دهنده، احتمالاً کوچک‌ترین هادرون (ذره ترکیبی) تا به امروز مشاهده شده را شناسایی کرده‌اند.
بر اساس گزارش Interesting Engineering، پژوهشگران سرن از احتمال کشف کوچک‌ترین هادرون شناخته شده خبر داده‌اند. این ذره که «توپونیوم» نامیده می‌شود، یک حالت کوارکونیوم است که از جفت کوارک‑پادکوارک بالا (top‑antitop) تشکیل شده است. به طور کلی، کوارک‌ها ذرات بنیادی‌اند که با ترکیب یکدیگر هادرون‌هایی چون پروتون و نوترون (مؤلفه‌های هسته اتم) را می‌سازند. هادرون‌هایی که از کوارک و پادکوارک متشکل‌اند «کوارکونیوم» نامیده می‌شوند؛ توپونیوم نیز از این خانواده است.
🔗 بیشتر بخوانید: هدست گلکسی XR سامسونگ معارفه شد؛ رقیب سرسخت اپل ویژن پرو_آیندگان
احتمالاً کوچک‌ترین ذره ترکیبی جهان کشف شده است
توپونیوم آخرین کوارکونیومِ کشف شده در رده کوارک‌های سنگین محسوب می‌شود، اما دانشمندان تا پیش از این نتوانسته بودند آن را مستقیماً رصد کنند، زیرا در محیط LHC به سرعت تفکیک می‌شود. با این حال، داده‌های تازه تجربی نشان می‌دهد که ذره مشاهده شده با احتمال بالا توپونیوم است.
مجموعه این تحقیقات با هدف یافتن انواع جدید بوزون هیگز آغاز شد که نخستین بار در سال ۲۰۱۲ در LHC شناسایی گردید. بوزون هیگز کلید درک ذرات بنیادی سازنده جهان است.
🔗 بیشتر بخوانید: سیاه‌چاله مرکز کهکشان راه شیری فضا-زمان را به‌شدت خم کرده است
مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی بهترین توصیف فعلی ما از ذرات و نیروهای پایه است، اما کامل نیست؛ زیرا پدیده‌هایی چون ماده تاریک، انرژی تاریک و گرانش را توضیح نمی‌دهد. محققان با کشف گونه‌های جدید بوزون هیگز در جستجوی نظریه‌هایی فراتر از مدل استاندارد‌اند تا خلأهای آن را پر کنند. برخی از این نظریه‌ها وجود بوزون‌های هیگزِ اضافی را پیش‌بینی می‌کنند که در پژوهش حاضر در LHC مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
مطابق پیش‌نویس مقاله محققان، در حین جستجوی ذرات هیگز، تعداد قابل توجهی از جفت‌های کوارک‑پادکوارک بالا در حالت حداقل انرژی برای تشکیل این ذرات مشاهده شدند. این مشاهدات محققان را به فرضیه 탑ونیوم سوق داد.
🔗 بیشتر بخوانید: امروز در فضا: نزدیکی هالی به زمین_آیندگان
برای تأیید نتایج، محققان احتمال تشکیل توپونیوم در برخوردهای پرانرژی (مانند شرایط CERN) را محاسبه کرده‌اند. برآوردها نشان می‌دهد این فرآیند ۸.۸ بار در هر تریلیون برخورد رخ می‌دهد، که معادل ۸.۸ پیکوبارن است. این نرخ به اندازه کافی بالاست تا معیار ۵ سیگما در فیزیک ذرات — استاندارد طلایی تأیید کشف — را برآورده کند. با این حال، تیم پژوهشی همچنان محتاط است، زیرا سیگنال می‌تواند مربوط به یک بوزون هیگزِ ناشناخته نیز باشد.