Large Hadron Collider (LHC), en enorm partikelaccelerator, fortsätter att driva vetenskapens gränser, och i de senaste experimenten med dess deltagande har forskare upptäckt något som kan vara det första potentiella beviset på förekomsten av en subatomär kvasipartikel som heter odderon, som hittills bara fanns i teorin … De erhållna resultaten avser hadroner, en familj av elementära partiklar, som inkluderar protoner och neutroner, som består av kvarker "limmade ihop" med gluoner.
I sina experiment med LHC använde forskare ett speciellt driftsätt för acceleratorn, där de kolliderande protonerna förblir intakta snarare än att förstöras, vilket genererar hela duschar av sekundära partiklar. Tidigare, under liknande experiment, märktes det att protoner inte bara flyger ifrån varandra i sådana kollisioner, de lyckas mycket snabbt byta ut flera gluoner. I det här fallet var antalet "utbytbara" gluoner alltid lika tidigare.
I slutändan hittade forskarna inte själva odderonen, men forskarna observerade vissa effekter som kunde indikera dess närvaro. Fysiker använde protoner, som har hög energi, vilket gjorde det möjligt för dem att få större noggrannhet i sina mätningar. Och i resultaten av dessa mätningar hittades fall av utbyte mellan protoner med ett udda antal gluoner, vilket inte alls passar in i alla befintliga modeller av sådana processer. Forskarna tror att det är odderonen, en kvasipartikel som i detta fall består av tre, fem, sju eller fler udda antal gluoner, som är ansvarig för denna avvikelse, som bildas under en kort tid vid kollisionen mellan protoner.
”De erhållna resultaten bryter inte mot den befintliga standardmodellen för partikelfysik. Det finns ett antal "mörka fläckar" i denna modell, och vårt arbete gjorde det möjligt för oss att "belysa" bara ett av dessa områden och lägga till en ny detalj i den, säger partikel- och subelemental partikelfysiker Timothy Raben från University of Kansas.
För sökningarna användes de mycket känsliga sensorerna i TOTEM-experimentet, installerade vid fyra viktiga punkter i kollideratunneln, där protonstrålarna "korsar" och miljarder kollisioner inträffar varje sekund.
”En möjlig förklaring till varför protoner kan kollidera utan förstörelse är odderon, men i praktiken har forskare aldrig observerat detta. Det här kan vara första gången som ett verkligt bevis på att dessa kvasipartiklar har uppnåtts, säger Simona Giani, en talesman för en grupp fysiker som arbetar med TOTEM-experimentet, som är en del av en allmän sökning efter kvasipartiklar.
Det är ganska svårt för en lekman att förstå detta, så forskare förklarar detta med exemplet på en biltransportör som transporterar bilar i en släpvagn.
”Tänk dig att protonerna är två stora lastbilar som bär bilar. Dessa syns ofta på vägen, förklarar Raben.
Kampanjvideo:
”Tänk dig nu att dessa två lastbilar kolliderar med varandra, men efter olyckan förblir lastbilarna intakta, men bilarna som de transporterade kommer att spridas i olika riktningar. Och samtidigt bildas nya bilar bokstavligen i luften. Energi passerar in i ett tillstånd av materia."
”Fysiker har jagat teoretiska odderoner under de senaste decennierna, med början på 1970-talet. Men den tekniska kapaciteten på den tiden gav helt enkelt inte bevis för Odderons existens, tillägger Raben.
Mer än 100 forskare från åtta länder var inblandade i experimenten för att hitta odderoner. Miljarder protonpar accelererade inuti LHC varje sekund. Tack vare moderniseringen av hadronkollidern 2015 var den maximala energinivån för de accelererade protonerna 13 TeV.
Även om forskare inte har kunnat observera odderon direkt, har de bevittnat dess effekter och hoppas få mer transparenta resultat i framtiden. Forskare tror att nästa modernisering av LHC gör att de kan erhållas, vilket gör att partiklar accelererar till ännu högre energiindikatorer.
"Vi förväntar oss fantastiska resultat de närmaste åren", kommenterade Christophe Royon från University of Kansas.
Resultaten av det aktuella arbetet publicerades på ArXiv.org-webbplatsen och väntar för närvarande på utvärdering av andra experter.
Nikolay Khizhnyak
