در سال 1995 ، الكساندر گروسین تاریخ را از روزنامه محلی آلمانی برید Saarbrücker Zeitungحرف او 16 ساله بود و با خواندن عرفان.
او می گوید: “من او را به مدرسه آوردم زیرا می خواستم معلمی پیدا كنم تا آن را برای من توضیح دهد ، اما من شکست خوردم.”
داستان در مورد بهترین کوارک -شدیدترین ذرات اصلی -که توسط دانشمندان آزمایشگاه ملی آزمایشگاه ملی ایالات متحده آمریکا کشف شده بود. اگرچه او آن را کاملاً درک نکرد ، اما داستان Grohsjean را فتنه می کند.
او می گوید: “این واقعاً علاقه من را برانگیخت.”
امروز ، Grohsjean یک فیزیکدان ذرات است که روی CMS کار می کند ، یکی از آزمایش های اصلی ، جمع آوری داده ها از Aduran بزرگ با CERN. پس از آن کار خود در فیزیک او را به Fermilab آورد پاریس ، سرانجام ، در آلمان ، جایی که اکنون محقق دانشگاه هامبورگ است. همچنین آن را به کوارک فوقانی بازگرداند ، که او امیدوار است یک پنجره باشد تا ذرات حتی بیشتری پیدا کند.
او می گوید: “زرق و برق دار ترین کوارک خاص است.” “این دشوارترین ذره ای است که به آن ارتباط غیرمعمول به بوزون هیگز می دهد.”
به تازگی ، گروسجین و همکارانش تحلیلی را منتشر کرده اند که درگیری هایی را نشان می دهد که دو بهترین چهارم را همزمان ایجاد می کنند و چیزی غیر منتظره پیدا کرده اند: مازاد بزرگی از وقایع که می تواند نشانگر ذره جدید باشد. اما منظور از این یافته ها باعث شده است که یک جامعه حرکت کند ، که هنوز از حل و فصل فاصله دارد.
کوشش
فیزیکدان کریستین شووانبرگر از سال 2004 در حال مطالعه بهترین کوارک است.
شواننبرگر ، دانشمند دسی و استاد دانشگاه هامبورگ می گوید: “من نه سال پس از کشف به فرماب رسیدم.” “بزرگترین کوارک جدید بود و ما مجبور بودیم درک کنیم که چگونه خواص آن را اندازه گیری کنیم. این یک زمان واقعاً خلاق بود.”
در Fermilab Schwanberger و Gochsian آنها می خواستند بدانند که آیا بهترین قبایل متولد شده از یک برخورد چیزی به نام همبستگی ایدز را تجربه کرده اند. ایدز یک خاصیت اساسی مانند جرم یا بار است و بی تحرک زاویه ای داخلی ذرات را توصیف می کند. همبستگی ایدز ارتباط بین چرخش دو ذره است.
گروسیان می گوید: “هنگامی که ما یک جفت کوارک برتر تولید می کنیم ، می توانیم از تئوری های خود استفاده کنیم تا پیش بینی کنیم که چند جفت در یک جهت با توجه به چند جفت در جهت های مخالف می چرخند. و این خاصیت چیزی در مورد چگونگی تولید سه ماهه بالا به ما می گوید.
در سال 2011 ، شواننبرگر ، گروسجین و همکاران آنها از آزمایش Dzero در شتاب دهنده تواترون Fermilab دریافتند که اولین شواهد همبستگی ایدز در بهترین کوارک ها اثبات می کند که این خاصیت اساسی در واقع در برخورد ذرات اندازه گیری شده است. هنگامی که Clash Big Adrony در سال 2010 جمع آوری داده ها را آغاز کرد ، شواننبرگر و گروسجین این مطالعه از آزمایش اطلس را ادامه دادند ، جایی که آنها نتایج DZERO را با امنیت آماری بسیار بالاتر تأیید کردند. آنها سپس به CMS تغییر یافتند و در آن لحظه آماده استفاده از همبستگی ایدز برای فشار در محدوده جدید بودند.
گروسین می گوید: “همبستگی ایدز ابزاری بسیار قدرتمند برای جستجوی فیزیک جدید است.”
دانشمندان می توانند نسبت به بزرگترین جفت کوارک با چرخش موازی (هر دو در یک جهت می چرخند) در مقایسه با کسانی که دارای چرخش ضد جدلی (در جهت های مخالف می چرخند) بر اساس نحوه تولید محله های فوقانی پیش بینی کنند. به عنوان مثال ، هنگامی که جفت های برتر کوارک با تعامل قوی ایجاد می شوند ، مدل استاندارد پیش بینی می کند که حدود دو سوم از آنها چرخش موازی خواهد داشت. با این حال ، اگر یک ذره عجیب و غریب ناشناخته به تولید بالاترین کوارک کمک کند ، این نسبت ممکن است از پیش بینی ها منحرف شود.
در سال 2016 ، Grohsjean و Schwanenberger شروع به بررسی همبستگی ایدز کردند تا به دنبال پسر عموی شدیدتر در بوزون هیگز باشند. بوزون هیگز در سال 2012 در CERN کشف شد و به توصیف اینکه چرا برخی از ذرات عظیم هستند ، کمک می کند ، در حالی که برخی دیگر اینگونه نیستند. مدل استاندارد فقط یک Bozon Higgs را پیش بینی می کند ، اما برخی از نظریه پردازان بر این باورند که ممکن است تعداد بیشتری وجود داشته باشد.
گروسین می گوید: “ما واقعاً به دنبال ذرات جدید فراتر از مدل استاندارد بودیم ؛ به همین دلیل ما این جستجو را انجام دادیم.” “اگر آنها به اندازه کافی سنگین باشند ، این بوزنهای عظیم هیگز برای اولین بار در بهترین تولید کوارک ظاهر می شوند.”
در سال 2019 ، شواننبرگر ، گروسجین و همتایان CMS آنها چیزی غیر منتظره پیدا کردند که شبیه یک ذره جدید است: مازاد کوچکی از زوج های کوارک با چرخش ضد با بیشترین انرژی برای تولید بالاترین سه ماهه.
شووانبرگر می گوید: “ما واقعاً هیجان زده بودیم.” “اما آنقدر کوچک بود که می تواند فقط یک تردید آماری باشد.”
آنچه آنها نیاز داشتند داده های بسیار بیشتری و تجزیه و تحلیل پیچیده تر بودند.
گوسیان می گوید: “برای این تجزیه و تحلیل جدید ، ما از تمام داده های جمع آوری شده بین سال های 2016 و 2018 استفاده کردیم که توسط دانشمندان CMS نیز کالیبره شده و پردازش شده اند تا ناامنی های سیستماتیک را کاهش دهند.”
وقتی دانشمندان سرانجام داده ها را در اکتبر 2024 فاش کردند ، تعجب آور بودند. مازاد کوچکی که در سال 2019 دیده بودند اکنون گسترده و بسیار فراتر از آستانه باز بود.
شوواننبرگر می گوید: “این مانند برنده شدن در قرعه کشی برای تأثیرات جدید فیزیک است.”
این تیم از قبل مطمئن بود که آنها چیز جدیدی را می بینند و ایده هایی در مورد آنچه می تواند باشد ، داشتند. اما قبل از اینکه آنها خواستار کشف باشند ، آنها می خواستند بفهمند که چه تئوری باید بگوید.
آن را Toponium بنامید
در حالی که دانشمندان CMS اسرار کوارک برتر را با یک برخورد بررسی کردند ، اعضای فیزیک نظری جامعه در مورد یک اصل اصلی شخصیت کوارک بحث کردند: آیا می تواند برای یک لحظه با سایر کوارک های برتر همراه باشد.
کی LHC در سال 2008 راه اندازی شد ، نظریه پرداز فابیو مالونی سندی را برای یک حالت نظری گره خورده با نوک اجلاس به نام Toponium خواند. Malotony ، استاد Università di Bologna و Université Catholique de Louvain می گوید: “من به یاد دارم که فکر می کنم یک توپ در LHC یک چیز جالب است ، اما هرگز دیده نمی شود.”
به عنوان یک دکتر علوم ، مالونی حالات گره خورده کوارک ها را با تأکید بر کوارک های سنگین مانند پایین و جذابیت مطالعه می کند. کوارت ها ذرات اجتماعی هستند و همیشه جمع می شوند و هادونها مانند پروتون و نوترون (که از کوارک های سبک ساخته شده اند) یا مزون هایی که از یک جفت ضد اسکیت تشکیل شده اند تشکیل می دهند. تنها استثنا ناپایدار ترین کوارتر ، بهترین کوارک بود.
او می گوید: “حتی وقتی من با پزشک خود سر و کار داشتم ، مردم در مورد Topon صحبت می کردند ، اما همه ما می دانستیم که بیشترین کوارک جنگجو آنقدر سریع از هم می پاشد که نمی تواند وضعیت مرزی را تشکیل دهد.”
با این وجود ، این ایده به سر مالونی وارد شد ، و هرچه بیشتر افراد شروع به صحبت در مورد موضوع در هر دو جوامع فیزیکی تجربی و نظری کردند ، مالونی دوباره از بهترین شرایط کوارک هیجان زده می شود.
این تئوری این بود که اگر دو مربع بهترین به طور همزمان تولید می شدند و خیلی آهسته حرکت می کردند ، می توان آنها را مشاهده کرد ، یک چسب را تبادل کرد و شروع به گوی کرد.
مالوتونی می گوید: “اینها رومئو و ژولیت به فیزیک ذرات هستند.” “به محض اینکه آنها با تبادل چسب دیده می شوند ، یکی از آنها ناپدید می شود.”
در ژانویه سال 2024 ، مالونی و همکارانش اظهار داشتند که اگر محله های برتر بتوانند با یکدیگر رقصند – حتی برای نیمی از چرخش – آزمایش های LHC می توانند آن را پیدا کنند. به نظر می رسد که بیش از حد سوخته ترین جفت های چهارم ، خود را با بیشترین انرژی با ایالت های کم کوانتومی کمک می کند. این دقیقاً منطقه ای بود که شواننبرگر و گروسیان از سال 2016 در حال تحصیل بودند.
شووانبرگر می گوید: “وقتی تجزیه و تحلیل را شروع کردیم ، ما به یک توپون فکر نمی کردیم.” “اگر به کتابهای درسی نگاه کنید ، آنها می گویند هیچ توپون وجود ندارد.”
اما از آنجا که سایر گروه های تجزیه و تحلیل نیز شاهد مازاد در همان منطقه شوانانبرگر و گروسجین بودند ، بحث Toponium سرعت خود را افزایش داده است ، و تجربی و نظریه پردازان جمع شده اند.
شوواننبرگر می گوید: “من با یک نظریه پرداز صحبت کردم که گفت او هرگز او را تاپون نمی نامد.” “اما پس از آن همکار او تمام نتایج خود را در پوشه ای به نام Toponius قرار داد. حتی افراد در یک کار در یک کار یکسان نظرات متفاوتی دارند.”
شکی نیست که Grohsjean ، Schwanenberger و همکاران CMS آنها چیزی غیر منتظره دیده اند.
مالاوتونی می گوید: “این پیشرفت مانند یک تاپون به نظر می رسد ، مانند Toponium قدم می زند و به عنوان یک توپون کار می کند.”
با این حال ، دانشمندان هنوز نمی توانند توضیحات احتمالی دیگری را برای مازاد رد کنند. گروسین می گوید: “مازاد مشاهده شده تجربی می تواند از وضعیت شبه گره خورده یا یک بوزون سنگین هیگز جدید باشد.” “اما موقعیت مازاد کنجکاو است زیرا دقیقاً در جایی که موضوع باید باشد. دیدن یک ذره جدید دقیقاً در همان مکان و دقیقاً با همان خواص کوانتومی بسیار تعجب آور خواهد بود.”
برای شواننبرگر ، در حالی که معناشناسی هنوز هم مهم است ، Toponium با هر نام دیگری هنوز هم به همان اندازه شیرین خواهد بود.
شووانبرگر می گوید: “اگر من به رختخواب بروم و شروع به فکر کردن در مورد یک تاپون کنم ، نمی توانم بخوابم.” “این احتمالاً کشف جایزه نوبل نیست ، اما هنوز هم چیز مهیج است. ما به عنوان یک دانشمند ، ما می خواهیم کاری انجام دهیم که در حرفه ما زنده بماند ، حتی اگر این فقط یک به روزرسانی کوچک از کتاب های درسی فیزیک باشد.”
