מאז שהחל את ההפעלה המבצעית השנייה שלו בשנת 2015, Collider Large Hadron עושה כמה דברים די מעניינים. לדוגמא, החל משנת 2016, חוקרים ב- CERN החלו להשתמש בהתנגשות לביצוע ניסוי היופי Large Hadron Collider (LHCb). זו חקירה שמבקשת לקבוע מה זה שאירע לאחר המפץ הגדול, כך שהחומר הצליח לשרוד וליצור את היקום שאנו מכירים כיום.
בחודשים האחרונים הניב הניסוי כמה תוצאות מרשימות, כמו מדידה של צורה נדירה מאוד של דעיכה של חלקיקים והוכחות להתגלות חדשה של אסימטריה של חומר-אנטי-חומר. ולאחרונה, החוקרים שמאחורי LHCb הודיעו על גילוי מערכת חדשה הכוללת חמישה חלקיקים, שכולם נצפו בניתוח יחיד.
על פי עבודת המחקר שהופיעה ב- arXiv ב- 14 במרץ, 2017, החלקיקים שהתגלו היו מצבים נרגשים של מה שמכונה "אומגה c-zero" בריון. כמו חלקיקים אחרים מסוגו, האומגה c-zero מורכבת משלושה קווארקים - שניים מהם "מוזרים" ואילו השלישית היא קווארק "קסם". קיומו של הברון הזה אושר בשנת 1994. מאז, חוקרים ב- CERN ניסו לקבוע אם היו גרסאות כבדות יותר.
ועכשיו, הודות לניסוי LHCb, נראה שהם מצאו אותם. המפתח היה לבחון את המסלוליות ואת האנרגיה שנותרה בגלאי על ידי חלקיקים בתצורתם הסופית, והתחקות אחריהם למצבם המקורי. בעיקרון, חלקיקי אומגה-אפס מתרסקים דרך הכוח החזק לסוג אחר של בריון (Xi-c-plus) ואז דרך הכוח החלש לפרוטונים, קאונים ופיונים.
מכאן החוקרים הצליחו לקבוע כי מה שהם רואים הם חלקיקי אומגה-אפס במצבי אנרגיה שונים (כלומר בגדלים ובהמונים שונים). מבוטאים במגה-אלקטרוולטים (MeV), לחלקיקים אלה יש מסות של 3000, 3050, 3066, 3090 ו- 3119 MeV, בהתאמה. תגלית זו הייתה ייחודית למדי, מכיוון שהיא כללה איתור של חמישה מצבי אנרגיה גבוהים יותר של חלקיק בו זמנית.
זה התאפשר הודות ליכולות המיוחדות של גלאי LHCb ולנתון הנתונים הגדול שנצבר מהריצה הראשונה והשנייה של ה- LHC - שרץ בין השנים 2009-2013, ומאז 2015, בהתאמה. כשהם חמושים בציוד והניסיון הנכונים, החוקרים הצליחו לזהות את החלקיקים ברמת וודאות מוחצת, ושללו את האפשרות שמדובר בנתון סטטיסטי בנתונים.
הגילוי צפוי לשפוך אור גם על כמה מהתעלומות העמוקות יותר של חלקיקים תת-אטומיים, כמו כיצד שלושת הקווארקים המרכיבים קשורים בתוך הברון על ידי "הכוח החזק" - כלומר הכוח הבסיסי שאחראי להחזיק את פנים האטומים יחד. . תעלומה נוספת שעשויה לעזור בכך לפתור במתאם בין מצבי קווארק שונים.
כפי שהסביר ד"ר גריג קואן - חוקר מאוניברסיטת אדינבורו שעובד על הניסוי LHCb ב- LHC של סרן - בראיון ל- BBC:
"זהו תגלית בולטת שישפוך אור על האופן שבו קוורקים קשורים זה לזה. יכול להיות שיש לזה השלכות לא רק להבנה טובה יותר של פרוטונים ונויטרונים, אלא גם מצבים רב-קווארקים אקזוטיים יותר, כמו פנטקארקים וטראק-טרקים.“
השלב הבא יהיה לקבוע את המספרים הקוונטים של חלקיקים חדשים אלה (המספרים המשמשים לזיהוי תכונותיו של חלקיק ספציפי) וכן קביעת המשמעות התיאורטית שלהם. מאז שהגיע לרשת, ה- LHC עזר לאשר את המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים, כמו גם להגיע מעבר אליו כדי לחקור את האלמונים הגדולים יותר של איך היקום התפתח, וכיצד כוחות היסוד השולטים בו משתלבים זה בזה.
בסופו של דבר, הגילוי של חמשת החלקיקים החדשים הללו עשוי להיות צעד מכריע בדרך לעבר תיאוריה של הכל (ToE), או סתם עוד קטע בפאזל הגדול מאוד שהוא קיומנו. הישאר מעודכן לראות איזה!
