חלקיק אקזוטי חדש התחבא בין שלל הנתונים שנאספו על ידי מנפץ האטומים הגדול בעולם, כך גילו פיזיקאים.
החלקיק החדש, הנקרא Ds3*, הוא מסון - סוג של חלקיק לא יציב העשוי מקווארק אחד ואנטיקווארק אחד.קווארקים הם חלקיקים תת-אטומייםוהם אבני הבניין הבסיסיות ביותר של החומר המרכיבות פרוטונים וניוטרונים. הם מוחזקים יחד על ידי האינטראקציה החזקה, או הכוח החזק, שהוא אחד מארבעת הכוחות הבסיסיים בטבע. (אלקטרומגנטיות, אינטראקציה חלשה וכוח הכבידה הם שלושת האחרים.) שום צורה יציבה של חומר לא תתקיים ללא האינטראקציה החזקה שמחזיקה אותו יחד.
כדי למצוא את החלקיק החדש, טים גרשון, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת וורוויק בבריטניה, וצוותו השתמשו בניתוח העלילה של דאליץ. הטכניקה כללה המתנה שהחלקיק יתפרק ליסודות הבסיסיים ביותר שלו (קווארקים) ומעקב אחר תנועתם בתוך מאיץ ההדרונים הגדול, או LHC, מנפץ האטומים הגדול בעולם.
זו הפעם הראשונה שבה נעשה שימוש בטכניקה על נתונים מה-LHC, הממוקם במנהרה תת-קרקעית באורך 17 מייל (27 ק"מ) על הגבול בין צרפת לשוויץ. הניתוח אפשרי מכיוון שלפיזיקאים יש כעת מספיק ניסיון עם נתוני LHC והם יכולים להשתמש בהם לניתוח מסובך יותר. גרשון אמר שיכולים להיות אפילו יותר חלקיקים חדשים שמסתתרים בנתונים.
"מה שהראינו כאן הוא שאנחנו יכולים להשתמש בנתונים הקיימים כדי לגלות חלקיקים חדשים", אמר גרשון ל- Live Science. "אני מקווה שפתחנו דלת לעידן חדש לגמרי של מחקרים מסוג זה".
חלקיק יוצא דופן
קווארקים מגיעים בשישה טעמים שוניםידוע בתור למעלה, למטה, מוזר, קסם, למעלה ולמטה, ולכל השישה יש מקביל אנטי-חומר משלהם שנקרא אנטי-קווארק. חלקיק ה-Ds3* עשוי מאנטיקווארק קסם אחד וקווארק מוזר אחד. לקווארקים יש גם דרגות מסוימות של ספין שמתארות כמה מהר הם נעים. תכונות כמו הספין והמסה של הקווארקים קובעים את החלקיק שהם מתמזגים יחד כדי ליצור. החלקיק Ds3* הוא החלקיק הראשון שהתגלה עם ספין של שלושה המכיל קווארק קסם. תכונותיו הופכות אותו לחלקיק צפוי מאוד, וגרשון אמר שבגלל זה הוא המועמד המושלם ללימוד אינטראקציה חזקה.
אינטראקציה חזקה מובנת לחלוטין באופן עקרוני, אבל הפיזיקאים עדיין לא פתרו את המשוואות שמתארות אותה, אמר גרשון. אינטראקציה חזקה היא כוח כה רב עוצמה שהוא מהווה יותר מהמסה באטום מאשר הקווארקים עצמם. המשוואה מאחורי הכוח מורכבת להפליא. פיזיקאים ומתמטיקאים התמודדו עם זה במשך שנים, ועכשיו, ההמחשבים המתוחכמים ביותרמנסים לפצח את זה. החלקיק החדש יכול לקרב את המדענים לפתרון המשוואה, אמר גרשון.
פתרון המשוואה כרוך בהבנת הקשר בין סריג של נקודות מרחב וזמן. הרעיון הוא לחשב את ההשפעות של האינטראקציות בין הנקודות הללו. אבל הכוח כל כך חזק שהמשוואה הוכחה כבלתי פתירה עד כה. למרות שהחישובים השתפרו בהרבה, מדענים צריכים מדד שיקבע אם הם הולכים בכיוון הנכון.
"החלקיק החדש יותר ופחות מושלם למטרה הזו", אמר גרשון.
שלושת הספינים של החלקיק והכללת קווארק קסם פירושם שהוא מתנהג בצורה צפויה בסריג, וקל לעקוב אחריו. מדענים יכולים להשתמש במדידות של החלקיק החדש ולהשוות אותו למה שהם חזו עבור האינטראקציות, כדי לראות אם הם בדרך הנכונה, אמר גרשון.
החלקיק החדש יכול גם לחשוף יותר על ההבדל הפעור בין כמות החומר לביןאנטי-חומר ביקום. לאנטי-חומר יש מטען חשמלי הפוך מחומר רגיל, ואחרי המפץ הגדול, החומר והאנטי-חומר התפוצצו ליקום בכמויות שוות, חושבים הפיזיקאים. אבל אנטי-חומר הוא נדיר, ופיזיקאים אינם בטוחים מדוע החומר הגיע לשלוט בקוסמוס. יש הסבורים שהתשובה עשויה להיות בחלקיקים שפיזיקאים עדיין לא גילו. חלקיקים אלה, הם חוזים, אינם מתאימים לתחום המודל הסטנדרטי של הפיזיקה - החוקים השולטים ביקום כפי שמדענים מבינים אותו עד כה.
