Большой адронный коллайдер (LHC), крупнейший в мире ускоритель частиц, возможно, обнаружил признаки существования топония — гипотетической частицы, состоящей из топ-кварка и его античастицы. Если открытие подтвердится, это станет прорывом в физике элементарных частиц, так как топоний может быть одним из самых короткоживущих и компактных адронов из-за огромной массы топ-кварка. Результаты исследования опубликованы сервере препринтов arXiv. Топоний — это крошечная частица, состоящая из топ-кварка и его антикварка. Кварки — это «строительные блоки» атомов, из них состоят протоны и нейтроны. Топ-кварк — самый тяжелый из кварков, а антикварк — его противоположность из антиматерии. Вместе они образуют кварконий — нестабильную частицу, которая распадается почти мгновенно. Топоний мог бы стать самым маленьким адроном (частицей из кварков), когда-либо найденным. Как это заметили?
С 2008 года LHC в ЦЕРНе сталкивает частицы, чтобы раскрыть тайны Вселенной. Команда CMS искала новые версии бозона Хиггса — частицы, открытой в 2012 году, которая объясняет, откуда у других частиц масса. В экспериментах с энергией 13 тераэлектронвольт (огромная мощность для крошечного мира) ученые заметили странность: пар топ-кварков и антикварков оказалось больше, чем ожидалось. Это натолкнуло их на мысль, что это может быть топоний.
«Наша главная теория — стандартная модель — описывает частицы и силы, но она не объясняет темную материю или темную энергию, которые составляют 95% Вселенной. Топоний может быть ключом к новым идеям. Интересно, что он распадается не как другие кварконии (через уничтожение материи и антиматерии), а из-за разложения кварков — это редкость», — отметила комманда исследователей
Топоний живет меньше мгновения, его нельзя увидеть напрямую. Ученые смотрели на «обломки» — пары топ-кварков после столкновений протонов. Анализируя, как частицы разлетаются, они сравнили это с моделью топония. Избыток пар показал, что новая частица рождается и тут же исчезает. Пока неясно, топоний это или новый бозон Хиггса. Команда CMS планирует уточнить модель и проверить данные с помощью эксперимента ATLAS. Если это топоний, он станет самым маленьким адроном в истории. БАК — это гигантский туннель длиной 27 км, а топоний — частица, исчезающая за доли секунды. Поймать ее крайне сложно, но возможно. Открытие может подсказать, что скрывается за пределами известной физики, приблизив нас к разгадке тайн Вселенной.
Открытие пары топ-кварков дает важную подсказку о процессе рождения Вселенной
В ЦЕРНе впервые обнаружены доказательства существования странной частицы антиматерии