Họ gọi họ là pentaquarks. Những gì bạn cần biết về khám phá mới nhất về các hạt nhỏ tạo nên thế giới của chúng ta.
Tín dụng hình ảnh: Cern
Bởi Gavin Hesketh, UCL
Large Hadron Collider, nổi tiếng với việc tìm kiếm boson Higgs, giờ đây đã tiết lộ một hạt mới và khá bất thường. Các nhóm tại LHC, máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới, gần đây đã bắt đầu đợt thử nghiệm thứ hai sử dụng nhiều năng lượng hơn nhiều so với nhóm tìm thấy hạt Higgs trở lại vào năm 2012. Nhưng một nhóm khác, LHCb, cũng đã tìm kiếm dữ liệu từ nó hàng tỷ vụ va chạm hạt trong lần chạy đầu tiên của LHC, và bây giờ nghĩ rằng họ đã phát hiện ra một thứ mới: pentaquarks.
Pentaquarks là một dạng vật chất kỳ lạ được tiên đoán lần đầu tiên vào năm 1979. Mọi thứ xung quanh chúng ta đều được tạo ra từ các nguyên tử, là chế độ của một đám mây electron quay quanh một hạt nhân nặng làm từ proton và neutron. Nhưng từ những năm 1960, chúng tôi cũng biết rằng các proton và neutron được tạo thành từ các hạt nhỏ hơn có tên là Quark Quark, được tổ chức với nhau bởi một thứ gọi là lực mạnh Mạnh, thực tế, lực mạnh nhất được biết đến trong thực tế.
Các thí nghiệm vào năm 1968 đã cung cấp bằng chứng cho mô hình quark. Nếu các proton bị tấn công đủ mạnh, lực mạnh có thể được khắc phục và các proton bị phá vỡ. Mô hình quark thực sự giải thích sự tồn tại của hơn 100 hạt, tất cả được biết đến với tên gọi là had hadron (như trong Large Hadron Collider) và được tạo thành từ các tổ hợp quark khác nhau. Ví dụ, proton được tạo thành từ ba quark.
Tất cả các hadron dường như được tạo thành từ sự kết hợp của hai hoặc ba quark, nhưng không có lý do rõ ràng nào nhiều quark không thể dính vào nhau để tạo thành các loại hadron khác. Nhập pentaquark: năm quark liên kết với nhau để tạo thành một loại hạt mới. Nhưng cho đến nay, không ai biết chắc chắn liệu pentaquarks có thực sự tồn tại hay không - và, mặc dù đã có một vài khám phá được tuyên bố trong 20 năm qua, không có điều gì đứng trước thử thách của thời gian.
Điệu nhảy phức tạp của J / psi và proton. Tín dụng hình ảnh: Cern
Pentaquarks là vô cùng khó nhìn thấy; chúng rất hiếm và rất không ổn định. Điều này có nghĩa là nếu có thể gắn kết năm quark lại với nhau, họ đã giành chiến thắng ở lại với nhau rất lâu. Nhóm nghiên cứu về thí nghiệm LHCb đã thực hiện khám phá của họ bằng cách xem xét chi tiết các hadron kỳ lạ khác được tạo ra trong các vụ va chạm và chúng phá vỡ chúng. Cụ thể, họ đã tìm kiếm Lambdab hạt, có thể phân rã thành các hadron khác: Kaon, J / psi và proton.
J / psi được tạo thành từ hai quark và proton được tạo thành từ ba. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng trong một khoảng thời gian ngắn, năm hạt quark này liên kết với nhau trong một hạt duy nhất: một pentaquark. Trên thực tế, thông qua phân tích chi tiết dữ liệu, họ thực sự đã phát hiện ra hai pentaquarks và đã đặt cho chúng những cái tên hấp dẫn Pc (4450) + và Pc (4380) +.
Tại sao nó lại quan trọng?
Khám phá này trả lời một câu hỏi đã tồn tại hàng thập kỷ trong ngành vật lý hạt và nêu bật một phần khác của nhiệm vụ của LHC. Khám phá về các hạt cơ bản mới như boson Higgs cho chúng ta biết một cái gì đó hoàn toàn mới về vũ trụ. Nhưng những khám phá như pentaquarks cho chúng ta hiểu biết đầy đủ hơn về những khả năng phong phú nằm trong vũ trụ mà chúng ta đã biết.
Bằng cách phát triển sự hiểu biết này, chúng ta có thể có được một số gợi ý về cách vũ trụ phát triển sau Vụ nổ lớn và cách chúng ta kết thúc với các proton và neutron thay vì pentaquark tạo thành vật chất hàng ngày.
Với LHC hiện đang va chạm các proton với năng lượng gần gấp đôi, các nhà khoa học sẵn sàng giải quyết một số câu hỏi mở khác trong vật lý hạt. Một trong những mục tiêu chính với dữ liệu mới là Dark Matter, một hạt lạ dường như có mặt khắp vũ trụ, nhưng chưa bao giờ được nhìn thấy. Kiểm tra sự hiểu biết hiện tại về các quark, lực mạnh và tất cả các hạt đã biết ở năng lượng mới này là một bước thiết yếu để thực hiện những khám phá như vậy.
Gavin Hesketh là Giảng viên Vật lý hạt tại UCL.
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên The Convers.
Đọc bài viết gốc.