Siden det begyndte sin anden operationelle kørsel i 2015 har Large Hadron Collider gjort nogle ret interessante ting. Fra 2016 startede for eksempel forskere ved CERN brug af kollisionen til at udføre skønhedseksperimentet Large Hadron Collider (LHCb). Dette er en undersøgelse, der søger at bestemme, hvad det er, der fandt sted efter Big Bang, så materien var i stand til at overleve og skabe det univers, som vi kender i dag.
I de sidste par måneder har eksperimentet givet nogle imponerende resultater, såsom måling af en meget sjælden form for partikelfald og bevis for en ny manifestation af stof-antimateriell asymmetri. Og for nylig har forskerne bag LHCb annonceret opdagelsen af et nyt system med fem partikler, som alle blev observeret i en enkelt analyse.
Ifølge forskningsdokumentet, der optrådte i arXiv den 14. marts 2017 var partiklerne, der blev detekteret, ophidsede tilstande for det, der er kendt som en "Omega-c-zero" -baryon. Som andre partikler i sin art består Omega-c-zero af tre kvarker - hvoraf to er "mærkelige", mens den tredje er en "charme" -kvark. Forekomsten af denne baryon blev bekræftet i 1994. Siden da har forskere ved CERN forsøgt at afgøre, om der var tungere versioner.
Og nu, takket være LHCb-eksperimentet, ser det ud til, at de har fundet dem. Nøglen var at undersøge bane og energi tilbage i detektoren af partikler i deres endelige konfiguration og spore dem tilbage til deres oprindelige tilstand. Grundlæggende forfalder Omega-c-nul-partikler via den stærke kraft til en anden type baryon (Xi-c-plus) og derefter via den svage kraft til protoner, kaoner og pioner.
Fra dette var forskerne i stand til at bestemme, at det, de så, var Omega-c-zero partikler ved forskellige energitilstander (dvs. i forskellige størrelser og masser). Udtrykt i megaelektronvolt (MeV) har disse partikler masser på henholdsvis 3000, 3050, 3066, 3090 og 3119 MeV. Denne opdagelse var temmelig unik, da den involverede påvisning af fem højere energitilstander af en partikel på samme tid.
Dette blev muliggjort takket være LHCb-detektorens specialfunktioner og det store datasæt, der blev akkumuleret fra LHC's første og andet løb - som løb henholdsvis fra 2009 til 2013 og siden 2015. Bevæbnet med det rigtige udstyr og erfaring, var forskerne i stand til at identificere partiklerne med et overvældende niveau af sikkerhed og udelukkede muligheden for, at det var en statistisk fluke i dataene.
Opdagelsen forventes også at kaste lys over nogle af de dybere mysterier med subatomære partikler, ligesom hvordan de tre sammensatte kvarker er bundet inde i en baryon af den "stærke styrke" - dvs. den grundlæggende kraft, der er ansvarlig for at holde indersiden af atomer sammen . Et andet mysterium, som dette kunne hjælpe med at løse i sammenhængen mellem forskellige kvarkstater.
Som dr. Greig Cowan - en forsker fra University of Edinburgh, der arbejder på LHCb-eksperimentet ved Cerns LHC - forklarede i et interview med BBC:
”Dette er en slående opdagelse, der vil kaste lys over, hvordan kvarker binder sammen. Det kan have konsekvenser ikke kun for bedre at forstå protoner og neutroner, men også mere eksotiske multi-quark-tilstande, såsom pentaquarks og tetraquarks.“
Det næste trin vil være at bestemme kvanttalene for disse nye partikler (de tal, der bruges til at identificere egenskaberne for en bestemt partikel) samt bestemme deres teoretiske betydning. Siden det kom online har LHC hjulpet med at bekræfte standardmodellen for partikelfysik såvel som at nå ud over det for at udforske de større ukendte, hvordan universet blev til, og hvordan de grundlæggende kræfter, der styrer det, passer sammen.
I sidste ende kan opdagelsen af disse fem nye partikler være et afgørende skridt på vejen mod en teori om alt (ToE), eller bare et andet stykke i det meget store puslespil, der er vores eksistens. Hold øje med at se hvilke!
