کشف ذره‌ای سنگین‌تر از پروتون
مجله علمی ایلیاد - برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونى با برخورد دادن مواد به یکدیگر به ذره‌ای جدیدی دست یافته است. فیزیکدانان این بار دستاورد شگفت‌انگیزی به‌دست آورده‌اند. این ذره چهار برابر سنگین‌تر از پروتون بوده و می‌تواند عقاید را درباره‌ی ماهیت این نوع ماده به چالش بکشد. ما در گذشته شاهد اکتشافات جالبی از سوی برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونى مرکز تحقیقاتی سرن بوده‌ایم. LHCb را می‌توان خواهر کوچک آزمایش‌های ATLAS و CMS دانست که چند سال پیش بوزون هيگزِ مشهور را به ارمغان آوردند.
در کلیه آزمایش‌ها برخورد دهنده‌های سرن، ماده شتاب‌دار شده و سپس با توقف سریعی مواجه می‌شود. این انفجار انرژی به توده‌ای از ذرات با ویژگی‌های مختلف منجر می‌گردد که تقریباً با آن‌ها آشنایی داریم. انجام مکرر این آزمایش‌ها و محاسبه‌ی اندازه‌ها و رفتارهای ذرات در زمان شکل‌گیری و برهم‌کنش با یکدیگر می‌تواند چیزهای متفاوتی فراهم کند. اکنون می‌توان به‌طور رسمی نوع جدیدی از «باريون» را به گنجینه‌ی ذرات اضافه کرد؛ ذره‌ای که پیش‌بینی می‌شد وجود داشته باشد، اما قبلاً مشاهده نشده بود. دو باریونی که بی‌تردید می‌شناسید، هسته اتم را تشکیل می‌دهند؛ این ذرات پروتون و نوترون نام دارند.
باريون‌ها یا همان ذرات بنیادی از نوادگان ذرات کوچک‌تری به نام «کوارک‌ها» هستند و کوارک‌ها از ذرات کوچک‌تری تشکیل نیافته‌اند. کوارک‌ها انواع مختلفی داشته و نام‌های عجیب و غریبی بر آن‌ها گذاشته‌اند؛ مثل «بالا، پایین، جادو و عجیب». ترکیبی از این‌ها به پیدایش ذرات مختلف منجر می‌شود. بر طبق پیش‌بینی مدل‌های فعلی، کوارک‌ها به چندین طریق باريون‌ها را به‌وجود می‌آورند.
پروتون‌ها از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین تشکیل یافته‌اند، در حالی‌که نوترون‌ها دو کوارک پایین و یک کوارک بالا دارند. این کوارک‌ها به واسطه‌ی نیروی هسته‌ای قوی کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. مبادله‌ی ذراتی به نام «گلئون» در ایجاد این نیرو نقش دارد. هیچ‌گاه نگذارید بگویند که فیزیکدانان فاقد حس شوخ‌طبعی هستند. این باريون جدید که در اثر ترکیب دو کوارک جادو و یک کوارک بالا ایجاد شد، «Xicc++» نامیده شد. کوارک‌ها جرم‌های مختلفی دارند که جادو سنگین‌تر است که خبر خوبی برای فیزیکدان‌های ذره محسوب می‌شود.
«جیووانی پاسالوا»، سخنگوی پروژه‌ی LHCb بیان کرد: «پیدا کردن باريونى با کوارک سنگین بسیار جالب است؛ زیرا ابزار منحصر به فردی برای هم‌بست کردن کوارک‌ها فراهم می‌کند. بر طبق نظریه‌ی هم‌بست کردن، کوارک‌ها برهم‌کنش‌های قوی توصیف می‌شوند. پی بردن به نحوه انسجام این ذره در مقایسه با پیش‌بینی‌های انجام شده با مدل‌های فعلی باعث ایجاد تغییری چشم‌گیر در نظریات خواهد شد. باريون Xicc++ با برخورداری از دو کوارک سنگین، ساختار متفاوتی را برای پروتون‌ها و نوترون‌ها فراهم می‌آورد.»
«گای ويلکينسون»، سخنگوی سابق پروژه گفت: «در مقایسه با سایر باريون‌ها که در آن‌ها سه کوارک در اطراف یکدیگر می‌رقصند، انتظار می‌رود که باريون سنگین مانند منظومه‌ای سیاره‌ای عمل کند؛ بر این اساس، دو کوارک سنگین نقش ستاره‌های سنگینی را ایفا می‌کنند که به دور یکدیگر می‌چرخند. کوارک سبک‌تر هم به دور این منظومه‌ی دوتایی می‌چرخد.»
اگر این سؤال ذهن‌تان را درگیر کرده که این باريون کجا پنهان شده بود، باید بگوئیم که مثل سایر ذرات مدت زیادی در معرض دید قرار نمی‌گیرد. این ذره به‌طور مستقیم مورد مشاهده و شناسایی قرار نگرفت، بلکه توسط ذراتی که با آن برخورد کردند، تشخیص داده شد. پروژه‌ی LHCb در شناسایی این نوع فرآورده‌های واپاشى و ایجاد کوارک‌های سنگین مهارت دارد. این کشف در مقدار سيگما ۷ به‌لحاظ آماری معنادار است.
نوشته: مایک کرا
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد