Det er lidt svært at få et godt billede af LHCb for at være ærlig (Billede; Ryan F. Mandelbaum)
Forskere ved Large Hadron Collider i Schweiz har opdaget en spændende ny partikel—eller rettere, en spændende kombination af partikler. Det har ikke helt den samme virkning, som Higgs-Partiklen (den ene kaldte Guds Partikel) gjorde for fem år siden. Men det har folk til at tale, og mange folk tænker om en kontroversiel sæt af resultater fra en ældre eksperiment.
Partiklen er tale om et arrangement af tre kvarker, kaldet Ξcc++ eller “dobbelt opladet, dobbelt charmeret xi partikel” på engelsk, som blev opdaget af LHC ‘ s LHCb-detektor. Kan du huske, at kernen af et atom består af protoner og neutroner. Protoner har to up-kvarker og en down-kvark, og en enhed af positiv elektrisk ladning. Neutroner har en up-kvark og to down-kvarker og deres ladning er nul. Den nye xi partikel består af to af en meget kraftig smag af quark, kaldet charme quark, og ladningen er lig med to.
“Vi producerer charme kvarker i par, men at have to charme kvarker i den samme partikel er meget sjælden,” fysiker Patrick Koppenburg fra Nikhef, det hollandske Nationale Institut for Subatomar Fysik, fortalte Gizmodo. Charmen quark udgør én af seks mulige kvarker, herunder op, ned, charme, mærkelige, top og bund. Den tungeste er den charme, bunden [også kaldet skønhed] og top [også kaldet sandheden], men toppen er sandsynligvis for tunge til at arrangere med andre kvarker, sagde han. De andre kvarker bør teoretisk være i stand til at arrangere i grupper af to, tre, fire eller fem, eller selv til en slags quark væske, hvis det bliver varmt nok.
Men “de fleste af disse partikler” med tre eller flere kvarker “, der indeholder to tunge kvarker, charme og skønhed, er endnu ikke blevet fundet,” sagde Koppenburg. “Dette er den første i en vis forstand.”
I en vis forstand, sagde Koppenburg, fordi der er en omstridt resultat fra så tidligt som 2002, hvor SELEX samarbejde på Fermilab i Illinois meddelte, at de havde fundet en forbindelse partikel kaldet Ξcc+, enkeltvis-opladet, dobbelt charmeret xi partikel (det er et plus-tegn i stedet for to). Der partikel har også to charme kvarker, men har en down-kvark i stedet for en up-quark som den nye xi fra LHCb. Den ene plus sign-xi har også et elementært ansvaret for en, som en proton.
Koppenburg sagde, at flere andre forsøg har undladt at gengive SELEX ‘ s partikel. Og denne nye partikel rejser yderligere tvivl om SELEX opdagelse. “Dette,” LHCb er ny partikel, “havde en masse, der er så anderledes end den masse fra SELEX samarbejde, at det gør deres masse usandsynligt,” sagde Koppenburg. Den nye xi partikel vejer omkring 3600 MeV, eller fire gange massen af en proton. SELEX er ens-men-anderledes xi partikel vejer omkring 100 MeV mindre, på trods af forskelle i sammensætning af meget lyse op-eller ned-kvarker.
Men den nye CERN papir, som vil blive offentliggjort i en kommende udgave af Physical Review Letters, som påpeger, at tidligere forsøg på at genskabe SELEX s xi partikel var forskellige former for eksperimenter end SELEX, så de “null resultater ikke udelukker den oprindelige observationer.”
Jeg nåede ud til James Russ, Professor i Fysik ved Carnegie Mellon og en af SELEX ‘ s talsmænd, der var kun lige at sidde ned for at læse det nye papir, når jeg kaldte. Han mindede mig om, at de to partikler i spørgsmål er forskellige, og at SELEX ‘ s resultater var meget rent. Han står ved sit eksperiment er observeret partikel, men bemærkede, at LHCb ‘ s resultater er helt sikkert vigtigt. “Med en ny observation vil sætte teorien i en bestemt retning,” sagde han, “så det er absolut en vigtig observation.”
Når Russ færdig med udkig over LHCb papir, han fortalte Gizmodo: “LHCb observation er meget solid.” For så vidt som den tredje, lettere kvarker, der forårsager sådan en stor masse forskel, han sagde, at det er usandsynligt, at være relateret til forskelle, der opstår fra kvarker’ egenskaber. “Både eksperimenter synes at have gjort deres analyse er korrekt,” sagde han. “Hvis både partikler er virkelig der, der er et teoretisk spørgsmål om, hvordan to charme-charme-quark-systemer kan opføre sig så forskelligt.”
Ingen af disse ting er let. Forskere er på udkig efter utrolig flygtige partikler, der eksisterer for mindre end et picosekund, eller en billiontedel af et sekund. Men da de bevæger sig med næsten lysets hastighed, er de stadig rejse et par millimeter, før forfalden til partikler opdaget af de spor, de efterlader i LHCb eksperiment. Særlige partikler kan modregne en udløse lade eksperimentet ved at holde data på begivenheden til at analysere senere. At rekonstruere de specifikke spor partikler venstre giver forskere mulighed for at bestemme, om de fik øje på deres xi.
Og der partikel skal fremstå som et signal over al den baggrundsstøj, der er forårsaget af andre fysik og andre partikler, der flyver gennem detektoren. I dette tilfælde, at forskerne så et “12-sigma” betydning, hvilket betyder at det er utrolig usandsynligt, at deres observationer var tilfældig støj, der bare så tilfældigvis til at se ud som nye xi partikel.
Uanset om tidligere resultater, LHCb forskere, jeg talte med, understregede, at dette nye partikel vil give dem mulighed for bedre at forstå partikel fysik i almindelighed, og fortsat raffinering deres teorier om, hvad der kvarker gøre, når de hænger sammen.
“Vi er forståelse for, at der er mere komplicerede strukturer i naturen, end vi troede, der var før,” Sheldon Sten, Syracuse University fysiker fortalte Gizmodo. Denne nye xi partikel kan ikke rigtig eksistere på Jorden, undtagen i eksperimenter, men sandsynligvis eksisteret lige efter Big Bang, da tingene var meget varmere og tættere sammen. Forståelse af de måder, kvarker kunne arrangere sig selv kan muligvis tilbyde dig yderligere indsigt i fysik af den oprindelige tid.
Og mens gendrivelse en teori er spændende, det nye xi quark ser ud til at have masse teoretikere forventet, sagde Sten.
“Denne gang har vi lavet de teoretikere glad.”
[CERN]