Large Hadron Collider (LHC), en enorm partikkelakselerator, fortsetter å presse vitenskapens grenser, og i nylige eksperimenter med deltakelse har forskere oppdaget noe som kan være det første potensielle beviset på eksistensen av en subatomær kvasepartikkel, kalt odderon, som til da bare eksisterte i teorien … De oppnådde resultatene vedrører hadroner, en familie av elementære partikler, som inkluderer protoner og nøytroner, som er sammensatt av kvarker "limt sammen" med gluoner.
I sine eksperimenter med LHC brukte forskere en spesiell modus for gasspedalen, der de kolliderende protonene forblir intakte, i stedet for å bli ødelagt, og generere hele byger av sekundære partikler. Tidligere, når man gjennomførte slike eksperimenter, ble det lagt merke til at i slike kollisjoner flyr ikke protoner bare av hverandre, de klarer veldig raskt å bytte flere gluoner. I dette tilfellet var antallet "utvekslings" gluoner alltid like før.
Til slutt fant forskerne ikke selve odderonet, men forskerne observerte visse effekter som kunne indikere dets tilstedeværelse. Fysikere brukte protoner, som har høy energi, som tillot dem å få mer nøyaktige målinger. Og i resultatene av disse målingene ble det funnet tilfeller av utveksling mellom protoner med et oddetall gluoner, som slett ikke passer inn i alle eksisterende modeller av slike prosesser. Forskerne mener at det er odderon, en kvasepartikkel som i dette tilfellet består av tre, fem, syv eller flere oddetall gluoner, som er ansvarlig for dette avviket, som dannes i kort tid i øyeblikket av kollisjon av protoner.
“De oppnådde resultatene bryter ikke den eksisterende standardmodellen for partikkelfysikk. Det er en rekke "mørke flekker" i denne modellen, og vårt arbeid tillot oss å "belyse" bare ett av disse områdene og legge til en ny detalj i den, "sier partikkelfysikk og underelementfysiker Timothy Raben fra University of Kansas.
For søket ble de svært følsomme sensorene i TOTEM-eksperimentet brukt, installert på fire viktige punkter i kollidertunnelen, der protonbjelker "krysser" og milliarder av kollisjoner forekommer hvert sekund.
“En mulig forklaring på hvorfor protoner kan kollidere uten ødeleggelse er odderon, men i praksis har forskere aldri observert dette. Dette kan være første gang det er oppnådd reelt bevis på eksistensen av disse kvasipartiklene,”kommenterer Simona Giani, en talsperson for en gruppe fysikere som jobber med TOTEM-eksperimentet, som er en del av et vanlig quasiparticle-søk.
Det er ganske vanskelig for en lekmann å forstå dette, så forskere forklarer dette ved å bruke eksemplet med en biltransportør som transporterer biler i en tilhenger.
“Tenk deg at protonene er to store lastebiler som bærer biler. Disse blir ofte sett på veien, forklarer Raben.
Kampanjevideo:
“Tenk deg at disse to lastebilene kolliderer med hverandre, men etter ulykken forblir lastebilene intakte, men bilene de fraktet vil fly i forskjellige retninger. Og samtidig blir nye biler bokstavelig talt dannet i luften. Energi går over i en tilstand av materie."
“Fysikere har jaktet på teoretiske odderoner de siste tiårene, og startet på 1970-tallet. Imidlertid ga tidens teknologiske evner rett og slett ikke bevis for Odderons eksistens,”legger Raben til.
Mer enn 100 forskere fra åtte land var involvert i eksperimentene for å finne odderoner. Milliarder protonpar akselererte inne i LHC hvert sekund. Takket være moderniseringen av hadron kollideren i 2015 var topp energinivået til akselererte protoner 13 TeV.
Selv om forskere ikke har vært i stand til å observere odderon direkte, har de vært vitne til virkningene og håper å få mer gjennomsiktige resultater i fremtiden. Forskere mener at den neste moderniseringen av LHC vil tillate dem å bli oppnådd, noe som vil gjøre det mulig å akselerere partikler til enda høyere energiindikatorer.
"Vi forventer gode resultater de neste årene," kommenterte Christophe Royon fra University of Kansas.
Resultatene av det aktuelle arbeidet ble publisert på ArXiv.org-nettstedet og venter for tiden på evaluering av andre eksperter.
Nikolay Khizhnyak
