Először észlelték a rejtélyes X-részecskéket a Nagy Hadronütköztetőben létrehozott őslevesben

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

A jelenlegi közmegegyezés szerint a keletkezése, vagyis az ősrobbanás utáni pillanatokban az univerzumot kvark-gluon plazma (Quark-Gluon Plasma, QGP) alkotta. Az alig néhány milliomod másodpercig létező rendkívül forró anyag hőmérsékletének csökkenése nyomán jöttek létre a protonok és a neutronok, amelyekből aztán az idők során felépült a ma ismert világegyetem. A lehűlés előtt a kvarkok és gluonok egy része véletlenszerűen ütközött össze, és rövid életű, ma még ismeretlen szerkezetű X-részecskéket alkottak. 

A svájci CERN Nagy Hadronütköztetőjében (LHC) működő 2018-ban már sikerült létrehozni az ősleves (primordial soup) néven is emlegetett állapotot. A Massachusets Institute of Technology (MIT) kutatói most azzal álltak elő, hogy a 2003-ban megépített Kompakt Müon Szolenoid (Compact Muon Solenoid, CMS) adatait elemezve sikerült azonosítaniuk a rejtélyes részecskéket. 

A Physical Review Letters folyóiratban január 21-én publikált eredményeik szerint a kutatócsoport gépi tanulási módszereket használt, hogy átvizsgáljon több mint 13 milliárd nehézion-ütközést, amelyek mindegyike több tízezer töltött részecskét eredményezett. Az ultrasűrű, nagy energiájú kvark-gluon részecskelevesből így körülbelül 100 X-részecskét tudtak kiszűrni, köztük egy X (3872) nevű típust, amely a becsült tömegéről kapta a nevét.

A Kompakt Müon Szolenoid (CMS) és egyik szerelője a Nagy Hadronütköztetőben (LHC) 2013 nyaránFotó: FABRICE COFFRINI/AFP

Bár az X-részecskék nagyon rövid életűek, a kutatócsoportnak sikerült kifejlesztenie egy algoritmust, amely felismeri az X-részecskék bomlására jellemző mintázatokat – olvasható az MIT közleményében. Az azonosítással azonban még nem sikerült feltárni a rejtélyes részecske szerkezetét. 

Miközben az már ismert, hogy a protonok és neutronok mindegyike három kvarkból áll, a fizikusok úgy vélik, hogy az X-részecskék négyből állhatnak. Ezek szerint az X (3872) vagy egy kompakt tetrakvark, vagy egy olyan újfajta részecske, amelyet két mezon alkot, vagyis két olyan szubatomi részecske,a mely maga is két kvarkból áll össze.

„Jelenleg az adataink mindkettővel összhangban vannak, mert még nincs elég statisztikánk. A következő néhány évben sokkal több adatot fogunk gyűjteni, hogy szét tudjuk választani ezt a két forgatókönyvet. Ez kiszélesíti majd a képünket arról, hogy milyen részecskék keletkeztek bőségesen a korai Univerzumban” – idézte a közlemény Yen-Jie Lee-t, az MIT fizika-professzorát.

Korábbi kapcsolódó cikkeink: