بازمانده‌ای از آغاز جهان | شناسایی یک ذره بنیادی اسرارآمیز درون بزرگترین اتم‌شکن جهان

به گزارش همشهری آنلاین به نقل از لایوساینس دانشمندان در میان تریلیون‌ها ذره دیگر درون «برخورددهنده هادرونی بزرگ» (LHC)، بزرگترین شتاب‌دهنده ذرات در سازمان پژوهش هسته‌ای اروپا (سرن) در نزدیکی ژنو، حدود ۱۰۰ ذره کوتاه‌عمر یافتند که با توجه به ساختار نامعلومشان نامشان را ذرات «ایکس» گذاشتند.

این ذرات ایکس که احتمالا در کوچکترین کسر ثانیه پس از مهبانگ وجود داشته‌اند، درون مجموعه‌ای از ذرات بنیادی به نام «پلاسمای کوارک-گلوئون» قرار می‌گیرند که در نتیجه برخورد دادن یون‌های سرب درون LHC ایجاد شدند.

دانشمندان امیدوارند با بررسی بیشتر ذرات بنیادی «ایکس» به تصویر هر چه دقیق‌تری از منشا جهان دست یابند. دانشمندان منشا ذرات ایکس را فقط به چند میلیونیوم ثانیه پس از مهبانگ می‌رسانند، هنگامی که جهان به صورت یک سوپ پلاسمایی بسیار داغ چند تریلیون درجه‌ای متشکل از ذرات بنیادی کوارک و گلوئون بود- این ذرات بنیادی به سرعت سرد شدند و به صورت ذرات پایدارتر پروتون و نوترون درآمدند که امروزه  آنها را می‌شناسیم.

درست پیش از این سرد شدن سریع، کسر کوچکی از ذرات گلوئون و کوارک به هم پیوستند و ذرات کوتاه‌عمر ایکس را ایجاد کردند. این پژوهشگران هنوز چگونه ذرات بنیادی خودشان را پیکربندی می‌کنند تا ساختار ذرات ایکس را تشکیل دهند. اما اگر دانشمندان بتواند این موضوع را دریابند، درک بسیار بهتری از انواع ذراتی به دست خواهند اورد که در لحظات آغازین جهان فراوان بودند.

پژوهشگران برای ایجاد شرایط آغازین جهان در LHC اتم‌های سرب با بار مثبت را به سرعت بالا به سوی هم پرتاب کردند و برخورد این اتم‌ها در فوران لحظه‌ای پلاسما که شبیه سوپ آغازین پرآشوب در ابتدای جهان است، هزاران ذره بیشتر ایجاد کرد. اما این بخش ساده کار بود. بخش مشکل کار جستجوی داده‌ها مربوط به ۱۳ میلیارد برخورد یونی برای یافتن ذرات ایکس بود.

گرچه فیزیکدانان ساختار ذره ایکس را نمی‌دانند، اما می‌دانند که این ذره یک الگوی واپاشی مشخص دارند، زیرا ذرات «دختری» حاصل از این واپاشی با زاویه کاملا ممتفاوتی با ذرات ذختری حاصل سایر ذرات منتشر می‌شوند. به این ترتیب این پژوهشگران الگوریتمی را ایجاد کردند که توانست نشانه‌های آشکارساز چندین ذره ایکس را بیابد.

قدم بعدی این دانشمندان این است که ساختار درونی ذرات ایکس را تعیین کنند. پروتون‌ها و نوترون‌ها از سه کوارک کاملا متصل ساخته شده‌اند، اما به نظر پژوهشگران ذرات ایکس ساختاری کاملا متفاوت دارند.  آنچه تاکنون مشخص است این است که این ذرات از چهار کوارک تشکیل شده‌اند، اما چگونگی اتصال این کوارک‌ها هنوز معلوم نیست.