Forskere har gjenskapt universets fødsel og oppdaget de mystiske "X-partiklene"

Fysikerne ved European Centre for Nuclear Research gjennomførte Bevis for X(3872) i Pb-Pb-kollisjoner og studier av dens raske produksjon ved √ s N N = 5,02 TeV ved Large Hadron Collider-eksperimentet for å gjenskape kvark-gluon-plasmaet. Dette er en spesiell materietilstand som universet var i i de første øyeblikkene etter Big Bang.

I de tilstandene vi er vant til består materie av molekyler, og de er av atomer. Atomer inkluderer på sin side en kjerne av positive protoner og nøytrale nøytroner, samt negativt ladede elektroner.

Ved ekstremt høye temperaturer forfaller kjernen til protoner og nøytroner. De består på sin side av kvarker forbundet med gluoner - elementærpartikler som ikke har noen masse og er vektormålebosoner.

Ved ultrahøye partikkelenergier (som faktisk bestemmer temperaturer på nivå med billioner av grader), skilles kvarker og gluoner. Det dannes et kvark-gluonplasma Tunge ioner og kvark-gluon plasmahvor kvarker og gluoner beveger seg uavhengig av hverandre.

Ved Large Hadron Collider har fysikere akselerert protoner og nøytroner fra 13 milliarder blyatomer til maksimale hastigheter. Partiklene krasjet inn i hverandre, og det ble dannet et kvark-gluon-plasma som varte i flere milliarddeler av et sekund.

Etter å ha analysert de eksperimentelle dataene ved hjelp av et nevralt nettverk, oppdaget forskere rundt hundre uvanlige mesoner X (3872). Dette er ustabile partikler, som består av like mange kvarker og antikvarker, eksisterer i opptil flere hundre milliondeler av et sekund, og detekteres vanligvis bare i form av fragmenter. Men et slikt antall mystiske «partikler X» kunne ikke skaffes tidligere.

Settet med kvantekarakteristikker X (3872) viste seg å være uvanlig for mesoner generelt. De passer ikke inn i kvarkmodellen foreslått av Gell-Mann og Zweig i 1964, som beskriver strukturen og dannelsen av materie.

Studiet av X-partikler bør utfylle kvarkmodellen. Generelt er dette ikke det første tilfellet når teorien ikke falt sammen med resultatene av eksperimenter, og dette gir hver gang opphav til nye grunner for vitenskapelig forskning.

Det er viktig at forskere nå vet hvordan man får et tilstrekkelig stort antall X mesoner i kvark-gluonplasma og analyserer data om dem ved hjelp av intelligente algoritmer. Dette vil bidra til å mer nøyaktig beskrive de første øyeblikkene av universets eksistens etter Big Bang og å bedre forstå prosessene som førte det til sin nåværende tilstand.