Sedan det började sin andra operativa körning 2015 har Large Hadron Collider gjort några ganska intressanta saker. Från och med 2016 började forskare vid CERN att använda kolliden för att genomföra skönhetsexperimentet Large Hadron Collider (LHCb). Detta är en undersökning som syftar till att fastställa vad det är som ägde rum efter Big Bang så att materien kunde överleva och skapa universum som vi känner idag.
Under de senaste månaderna har experimentet gett några imponerande resultat, såsom mätning av en mycket sällsynt form av partikelnedgång och bevis på en ny manifestation av material-antimateriell asymmetri. Och senast har forskarna bakom LHCb meddelat upptäckten av ett nytt system med fem partiklar, som alla observerades i en enda analys.
Enligt forskningsdokumentet, som dök upp i arXiv den 14 mars 2017 var partiklarna som upptäcktes upphetsade tillstånd av det som kallas en "Omega-c-zero" -baryon. Liksom andra partiklar i sitt slag består Omega-c-zero av tre kvarkar - varav två är "konstiga" medan den tredje är en "charm" -kvark. Förekomsten av denna baryon bekräftades 1994. Sedan dess har forskare vid CERN försökt avgöra om det fanns tyngre versioner.
Och nu, tack vare LHCb-experimentet, verkar det som om de har hittat dem. Nyckeln var att undersöka banor och energin som kvarlämnades i detektorn av partiklar i deras slutliga konfiguration och spåra dem tillbaka till sitt ursprungliga tillstånd. I princip förfaller Omega-c-zero-partiklar via den starka kraften till en annan typ av baryon (Xi-c-plus) och sedan via den svaga kraften till protoner, kaoner och pioner.
Från detta kunde forskarna fastställa att det de såg var Omega-c-nollpartiklar vid olika energitillstånd (dvs av olika storlekar och massor). Uttryckt i megaelektronvoltar (MeV) har dessa partiklar massor av 3000, 3050, 3066, 3090 respektive 3119 MeV. Denna upptäckt var ganska unik, eftersom den involverade detektering av fem högre energitillstånd för en partikel samtidigt.
Detta möjliggjordes tack vare LHCb-detektorens specialfunktioner och det stora datasättet som samlats från LHC: s första och andra körning - som gick från 2009 till 2013 respektive sedan 2015. Beväpnad med rätt utrustning och erfarenhet, kunde forskarna identifiera partiklarna med en överväldigande säkerhetsnivå och uteslutit möjligheten att det var en statistisk ljud i uppgifterna.
Upptäckten förväntas också belysa några av de djupare mysterierna hos subatomära partiklar, som hur de tre beståndsdelande kvarkarna är bundna i en baryon av den "starka kraften" - dvs. den grundläggande kraften som är ansvarig för att hålla samman atomerna ihop . Ett annat mysterium som detta kan hjälpa till att lösa i sambandet mellan olika kvarkstater.
Som Dr. Greig Cowan - en forskare från University of Edinburgh som arbetar med LHCb-experimentet vid Cerns LHC - förklarade i en intervju med BBC:
”Detta är en slående upptäckt som kommer att belysa hur kvarkar binds samman. Det kan ha konsekvenser inte bara för att bättre förstå protoner och neutroner, utan också mer exotiska flerkvarkstillstånd, till exempel pentaquarks och tetraquarks.“
Nästa steg kommer att bestämma kvantantalet för dessa nya partiklar (siffrorna som används för att identifiera egenskaperna hos en specifik partikel) samt att bestämma deras teoretiska betydelse. Sedan den kom online har LHC hjälpt till att bekräfta standardmodellen för partikelfysik, liksom att nå utöver den för att utforska de större okända om hur universum blev och hur de grundläggande krafterna som styr det passar ihop.
I slutändan kan upptäckten av dessa fem nya partiklar vara ett avgörande steg längs vägen mot en teori om allt (ToE), eller bara en annan bit i det mycket stora pusslet som är vår existens. Håll ögonen öppna för att se vilken!
