Физици засякоха мистериозни X частици в „първичната супа“ за първи път
Мистериозни частици, за които се счита, че са съществували напълно за малко след Големия гърмеж, бяха засечени за първи път в „ първичната чорба “.
По-конкретно – в среда, наречена кварк-глуонна плазма, основана в Големия адронен ускорител при конфликта на оловни йони. Там, измежду трилионите частици, създадени от тези конфликти, физици съумяват да откроят 100 от въпросните екзотични прашинки, известни като X частици.
„ Това е едвам началото на историята – споделя физикът Йен-Джи Лий от Масачузетския софтуерен институт и член на колаборацията CMS в ЦЕРН, Швейцария. – Показахме, че можем да открием сигнал. През идващите няколко години желаеме да използваме кварк-глуонна плазма, с цел да изследваме вътрешната конструкция на X частиците – това би могло да промени метода, по който гледаме на вида материал, който Вселената би трябвало да създаде. “
Ранната Вселена, директно след Големия гърмеж, не съдържа същите неща, които виждаме през днешния ден. Вместо това за към няколко милионни от секундата разполага с плазма, свръхнагрята до трилиони градуси и състояща се от обикновени частици, наречени кварки и глуони. Това е така наречен кварк-глуонна плазма.
За по-малко от едно намигване плазмата се охлажда и частиците образуват протони и неутрони, които откриваме в естествената материя през днешния ден. В рамките на този извънредно къс интервал от време обаче частиците в кварк-глуонната плазма се сблъскват, залепват една към друга и разделят в разнообразни конфигурации.
Една от тези конфигурации съставлява парченце, която е толкоз мистериозна, че нямаме визия по какъв начин се е образувала. Това са така наречен X частици и те са засичани извънредно рядко в ускорителите на частици (и за прекомерно къс интервал, че да могат да бъдат проучени).
От теоретична позиция обаче X частиците биха могли да се появят при доста дребни проблясъци на кварк-глуонната плазма, която физиците пресъздават в ускорителите на частици през последните години, а това от своя страна би могло да ни даде по-добра опция да ги разберем.
През 2018 година в учени сблъскват позитивно заредени оловни атоми в Големия адронен ускорител с извънредно високи скорости. Всеки един от тези почти 13 милиарда конфликта създават поток от десетки хиляди частици. Т.е. данните, които евентуално би трябвало да се прегледат, са меко казано големи.
„ От теоретична позиция съществуват толкоз доста кварки и глуони в плазмата, че производството на X частици би следвало да е улеснено – споделя Лий. – Но хората смятаха, че ще е прекомерно мъчно да ги потърсим, защото тази кваркова чорба е цялостна с толкоз доста други частици. “
Въпреки че животът на X частиците е къс, до момента в който се разпадат, те образуват поток от частици с ниска маса. За да опростят процеса на разбор, учените създават логаритъм, който да може да разпознава съответни характерности на разпада на X частиците. След това вкарват данните от 2018 година в своя програмен продукт.
Алгоритъмът открива сигнал при характерна маса, което значи, че в данните съществуват към 100 X частици.
„ Почти немислимо е, че можем да откроим 100 от тези частици в толкоз огромно количество данни “, споделя Лий.
На този стадий данните не са задоволителни, че да научим повече за въпросните частици, само че скоро това може и да се промени. Сега, когато знаем, по какъв начин да търсим техни сигнатури, преправянето на бъдещи бази данни ще е надалеч по-лесно. Това пък от своя страна значи, че с колкото повече информация разполагаме за тях, толкоз повече неща ще разберем за естеството им.
Протоните и неутроните са построени от по три кварка. Физиците считат, че тези X частици са формирани от четири – или екзотични и тясно обвързани между тях частици, известни като тетракварки, или нов вид едва обвързани частици, построени от два мезона, всеки от които съдържа два кварка. В първия случай разпадът ще е по-бавен.
„ В момента данните ни са годни и за двата случая, защото към момента не разполагаме с още статистики “, споделя Лий. През идните години обаче той счита, че ще може да открои верния сюжет.
„ Това ще разшири вероятността ни за тези частици, които в ранната Вселена са били създадени в изобилни количества “.
Изследването е оповестено в Physical Review Letters.
Източник: Science Alert
