Nowa cząstka? Toponium może odmienić obraz współczesnej fizyki

Badacze z CERN podczas analizowania danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), natrafili na tajemnicze zjawisko sugerujące istnienie nowego rodzaju materii. Cząstka, nazwana toponium, powstała z połączenia kwarków top w jeden obiekt. Nowoodkryta struktura może być najmniejszą cząstką, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, a samo odkrycie może zmienić sposób, w jaki fizycy badają granice kwantowe.

Materia to wszystko, co ma masę i zajmuje przestrzeń. W fizyce oznacza to, że każda rzecz, którą możemy dotknąć lub zmierzyć, składa się z atomów, które z kolei są zbudowane z kwarków. Teorie sugerowały istnienie cząstek takich jak toponium, jednak dotąd wątpiono, że można je zaobserwować w LHC. Wynikało to z faktu, że kwarki górne są najbardziej masywnymi i wyjątkowo krótko żyjącymi cząstkami elementarnymi.

W LHC naukowcy zderzają protony, aby wytworzyć pary kwarków i ich antyprotonów, czyli odpowiedników w antymaterii, znane jako pary tt-bar. W ten sposób testują Model Standardowy, który mimo swojej holistycznej natury, wciąż jest niekompletny.

Jeśli istnienie toponium zostanie potwierdzone, będzie to kolejny przykład kwarkonium, czyli niestabilnych stanów kwark-antykwark. Jak podaje portal Scitech Daily, wcześniej odkryto charmonium i bottomonium, ale toponium, ze względu na swoją masę, byłoby najmniejszym znanym hadronem.

Zespół CMS analizował dane z lat 2016-2018, kiedy zauważyli nadmiar par top kwarków przy minimalnej energii potrzebnej do ich produkcji. To skłoniło ich do rozważenia hipotezy o istnieniu toponium, choć inne wyjaśnienia również są możliwe. Obecnie zespoły CMS i ATLAS współpracują, aby dokładniej zbadać to zjawisko, które wciąż pozostaje otwartym pytaniem naukowym.