CERN-də CMS əməkdaşlığı Böyük Adron Kollayderi (LHC) tərəfindən hazırlanan məlumatlarda gözlənilməz bir xüsusiyyət müşahidə etdi və bu, indiyədək müşahidə edilən ən kiçik kompozit hissəciyin varlığına işarə edə bilər. Bu həftə İtaliyanın Alp dağlarında keçirilən Rencontres de Moriond konfransında bildirilən nəticə, bütün elementar hissəciklər arasında ən ağır və ən qısa ömürlü olan üst kvarkların bir anlıq olaraq antimaddə həmkarları ilə birləşərək toponium adlı obyekti əmələ gətirə biləcəyini göstərir.

Bununla belə, digər izahatları da istisna etmək olmaz, çünki toponiumun varlığını LHC-də yoxlamaq çox çətin hesab edilirdi və nəticə CMS-in bacısı təcrübəsi olan ATLAS tərəfindən daha da diqqətlə araşdırılmalıdır.

LHC-də protonlar arasında yüksək enerjili toqquşmalar müntəzəm olaraq üst kvark-antikvark cütlərini (tt-bar) əmələ gətirir. Tt-çubuq istehsalının ehtimalını və ya kəsişməsini ölçmək həm hissəciklər fizikasının Standart Modelinin mühüm sınağı, həm də 50 illik nəzəriyyədə təsvir olunmayan yeni hissəciklərin varlığını axtarmaq üçün güclü bir üsuldur. Qaranlıq maddənin təbiəti kimi zərrəciklər fizikasında açıq sualların bir çoxu indiyə qədər aparılan təcrübələrdə istehsal oluna bilməyəcək qədər ağır ola biləcək yeni hissəciklərin axtarışına təkan verir.

CMS tədqiqatçıları 2016-2018-ci illərdə toplanmış tt-bar istehsal məlumatlarının böyük bir nümunəsini qeyri-adi bir şey aşkar etdikdə yeni Higgs bozon növlərini axtarmaq üçün təhlil edirdilər. Standart Modelin bir çox uzantılarında əlavə Hiqqsəbənzər hissəciklər proqnozlaşdırılır.

Əgər onlar mövcuddursa, bu cür hissəciklərin protonun kütləsindən 184 dəfə ağır olan tək-kütləvi üst kvarkla ən güclü şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olması gözlənilir. Və əgər onlar üst kvark-antikvark cütlüyünə parçalanmaq üçün kifayət qədər böyükdürlərsə, bu, onların detektorların daxilində parçalanma üsuluna üstünlük verməlidir, iki böyük kvark hissəciklərin “təymələrinə” parçalanaraq.

Gözləniləndən daha çox üst-antitop cütlərini müşahidə etmək, buna görə də əlavə Higgs kimi bozonların olması üçün çox vaxt siqaret çəkən silah hesab olunur. CMS məlumatları məhz belə bir artıqlığı göstərdi. Maraqlıdır ki, əməkdaşlıq bir cüt üst kvark yaratmaq üçün lazım olan minimum enerjidə artıq üst-kvark cütlərini müşahidə etdi. Bu, komandanı uzun müddət aşkarlanması çətin hesab edilən alternativ fərziyyəni nəzərdən keçirməyə vadar etdi: üst kvark və üst antikvarkın və ya toponiumun qısamüddətli birləşməsi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743747053&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-intriguing-excess-quark-pairs-hints.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743747053772&bpp=1&bdt=70&idt=143&shv=r20250403&mjsv=m202504010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743746796%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743746796%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743746796%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2666729972329&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2182&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C95356654%2C31090357%2C95356787%2C95356928&oid=2&pvsid=613024433784984&tmod=101211623&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=148

Tt-bar cütləri sabit bağlı vəziyyətlər yaratmasa da, güclü nüvə qüvvəsinin kvarkları adronlara necə bağladığını təsvir edən kvant xromodinamikası hesablamaları tt-bar istehsal həddində bağlı vəziyyətin təkmilləşməsini proqnozlaşdırır.

Əlavə Higgs bozonları olan modellərdə görünən elementar bozon da daxil olmaqla digər izahatları istisna etmək mümkün olmasa da, CMS-in sadələşdirilmiş toponium istehsalı fərziyyəsi üçün əldə etdiyi kəsişmə 8,8 pikobarndır və qeyri-müəyyənlik təxminən 15% təşkil edir. Bu, hissəciklər fizikasında müşahidə tələb etmək üçün tələb olunan “beş siqma” əminlik səviyyəsini aşır və artıqlığın sadəcə statistik dalğalanma olması ehtimalını çox aşağı salır.

Nəticə təsdiqlənərsə, toponium kvarkoniumun son nümunəsi olacaq – daha ağır cazibədarlığın, alt və bəlkə də üst kvarkların cütləşməsindən əmələ gələn qeyri-sabit kvark-antikvark vəziyyətləri üçün bir termin. Charmonium (cazibədarlıq-antiharm) 1974-cü ildə hissəciklər fizikasında Noyabr İnqilabında Kaliforniyadakı Stanford Milli Sürətləndirici Laboratoriyasında və Nyu Yorkdakı Brookhaven Milli Laboratoriyasında eyni vaxtda kəşf edilmişdir .

Bottomonium (alt-antibottom) 1977-ci ildə İllinoys ştatındakı Fermi Milli Sürətləndirici Laboratoriyasında kəşf edilmişdir. Xarmonium və altonium müvafiq olaraq təqribən 0,6 və 0,4 femtometr ölçüdədir, burada bir femtometr nanometrin milyonda biridir. Bottomoniumun indiyə qədər kəşf edilmiş ən kiçik adron olduğu düşünülür. Daha böyük kütləsini nəzərə alsaq, toponiumun daha kiçik olacağı gözlənilir – onu məlum olan ən kiçik hadron kimi xarakterizə edir.

Uzun müddətdir ki, toponiuma bağlı vəziyyətlərin adron-hadron toqquşmalarında aşkarlanması ehtimalı azdır. Üst kvark işığın cəmi 0,1 femtometr məsafəni qət etməsi üçün lazım olan müddətdə alt kvarka və W bozonuna parçalanır – hissəciyin özünün ölçüsünün bir hissəsi. Toponium, buna görə də, kvarkoniyalar arasında unikal olardı, çünki onun çürüməsi maddənin və antimaddə komponentlərinin qarşılıqlı məhvi ilə deyil, onu təşkil edən kvarklardan birinin kortəbii parçalanması ilə baş verəcəkdir.

CMS və ATLAS indi açıq elmi sual olaraq qalan effekti öyrənmək üçün yaxından işləyirlər. Nəticələr arXiv preprint serverində dərc olunur .

Daha çox məlumat: CMS-nin rənglənməsi, Üst kvark cütünün istehsal həddində psevdoskalar artıqlığın müşahidəsi, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.22382

Jurnal məlumatı: arXiv 

CERN tərəfindən təmin edilmişdir