Считалось это невозможно: физики впервые обнаружили наименьшую элементарную частицу

Большой адронный коллайдер (БАК), крупнейший ускоритель частиц на планете, вновь оказался в центре важнейшего научного открытия.

Исследователи заявили, что, возможно, впервые в истории им удалось обнаружить топоний — гипотетическую составную частицу, которая может стать самым маленьким адроном из всех известных.

Топоний состоит из пары истинного кварка (top quark) и истинного антикварка, что делает его уникальным видом кваркония — мезонов, образованных кварком и соответствующим ему антикварком. Истинный кварк — это самая тяжёлая из всех известных фундаментальных частиц, и его невероятно короткое время жизни (около 10⁻²⁵ секунды) долгое время делало существование топония практически невозможным для наблюдения.

Однако во время анализа данных с БАК, собранных при энергии 13 тераэлектронвольт, учёные заметили нечто необычное: количество пар топ- и антитоп-кварков в определённых условиях оказалось значительно выше, чем предсказывали теоретические модели. При этом изучение характера рассеивания этих частиц дало основания предположить, что перед ними — не просто отдельные кварки, а именно краткоживущая связанная система, которая соответствует ожидаемому поведению топония.

Хотя пока это открытие носит предварительный характер и было представлено на сервере препринтов arXiv, результаты выглядят обнадёживающими. Чтобы подтвердить гипотезу, физики намерены построить более точную модель топония и продолжить эксперименты в рамках будущих циклов работы БАК.

Что особенно интересно, распад топония отличается от других кваркониев. Если, например, чармоний или боттомоний распадаются в результате аннигиляции кварка и антикварка (то есть уничтожения материи и антиматерии), то в случае топония распад обусловлен нестабильностью самих кварков. Это делает топоний совершенно уникальной частицей в ряду адронов.

Если существование топония будет подтверждено, он станет самым маленьким по размеру адроном, когда-либо зафиксированным. Его открытие не только расширит наше понимание Стандартной модели физики, но и может стать шагом к объяснению явлений, которые эта теория пока не охватывает — включая темную материю и темную энергию.

Это открытие также связано с продолжением поисков новых форм бозона Хиггса, которые, как предполагается, должны сильнее всего взаимодействовать именно с истинными кварками. Не исключено, что наблюдаемое явление связано не с топонием, а с новой формой бозона — и тогда перед наукой откроется ещё более захватывающая перспектива.

Одно ясно точно — в недрах Большого адронного коллайдера продолжают рождаться тайны, способные изменить наше представление о Вселенной.

Источник: Interesting Engineering