Φυσικοί στο CERN εντόπισαν ένα νέο υποατομικό σωματίδιο, τέσσερις φορές βαρύτερο από το πρωτόνιο. Η ανακάλυψη του σωματιδίου Xi-cc-plus στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων αναμένεται να προσφέρει νέα στοιχεία για τη θεμελιώδη ισχυρή πυρηνική δύναμη που συγκρατεί τον πυρήνα των ατόμων.
Η ανακάλυψη στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων
Επιστήμονες στο CERN, κοντά στη Γενεύη, ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός νέου υποατομικού σωματιδίου που θεωρείται μια βαρύτερη εκδοχή του πρωτονίου. Το σωματίδιο εντοπίστηκε σε μια «καταιγίδα» σωματιδίων που δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια συγκρούσεων πρωτονίων στον Large Hadron Collider, τον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο.
Οι συγκρούσεις πραγματοποιούνται σε ταχύτητες που πλησιάζουν εκείνες του φωτός και αναπαράγουν, σε μικροσκοπική κλίμακα, συνθήκες που επικρατούσαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Το νέο σωματίδιο, με την ονομασία Xi-cc-plus, έχει μάζα περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερη από εκείνη του πρωτονίου. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η μελέτη του θα συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση της λεγόμενης ισχυρής πυρηνικής δύναμης, της θεμελιώδους δύναμης που συγκρατεί τα σωματίδια μέσα στους πυρήνες των ατόμων.
Η συγκεκριμένη δύναμη έχει μια ασυνήθιστη ιδιότητα: όσο αυξάνεται η απόσταση μεταξύ των υποατομικών σωματιδίων, τόσο ισχυρότερη γίνεται – συμπεριφερόμενη σαν ένα τεντωμένο ελαστικό.
Ο ρόλος του αναβαθμισμένου ανιχνευτή
Το σωματίδιο εντοπίστηκε από την ερευνητική ομάδα του πειράματος LHCb experiment, έπειτα από αναβάθμιση του ανιχνευτή που επέτρεψε σημαντικά μεγαλύτερη ευαισθησία στις μετρήσεις.
Ο φυσικός Tim Gershon δήλωσε ότι οι νέες δυνατότητες του ανιχνευτή έκαναν δυνατή την ανακάλυψη μέσα σε μόλις έναν χρόνο, κάτι που δεν είχε επιτευχθεί σε μια ολόκληρη δεκαετία δεδομένων από την προηγούμενη έκδοση του πειράματος.
CERN
Από τι αποτελείται ένα πρωτόνιο
Στα άτομα του υδρογόνου –του απλούστερου και πιο άφθονου στοιχείου στο σύμπαν– υπάρχει μόνο ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Τα πρωτόνια, όπως και τα νετρόνια των βαρύτερων στοιχείων, αποτελούνται από θεμελιώδη σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ.
Ένα κανονικό πρωτόνιο περιέχει δύο κουάρκ τύπου up και ένα down. Στο νέο σωματίδιο που ανακαλύφθηκε στο CERN, τα δύο κουάρκ up αντικαθίστανται από πολύ βαρύτερα κουάρκ τύπου charm, δημιουργώντας μια εξαιρετικά ασταθή δομή.
Ένα σωματίδιο που ζει ελάχιστα
Το Xi-cc-plus δεν παραμένει για πολύ. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι υπάρχει για λιγότερο από ένα εκατομμυριοστό του εκατομμυριοστού του δευτερολέπτου πριν διασπαστεί σε άλλα σωματίδια. Παρ’ όλα αυτά, η «υπογραφή» της διάσπασής του αρκεί για να επιβεβαιωθεί η παρουσία του.
Όπως σημείωσε ο φυσικός Chris Parkes, η μελέτη τέτοιων σωματιδίων βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν βαθύτερα την ισχυρή δύναμη που κρατά ενωμένα τα πρωτόνια και τα νετρόνια στους ατομικούς πυρήνες.
CERN
Πολιτική αντιπαράθεση για τη χρηματοδότηση
Η ανακάλυψη έρχεται σε μια περίοδο έντονων αντιδράσεων στο Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς ο οργανισμός UK Research and Innovation εξετάζει περικοπή περίπου 50 εκατομμυρίων λιρών από τη χρηματοδότηση για την επόμενη μεγάλη αναβάθμιση του πειράματος LHCb τη δεκαετία του 2030.
Η πρόεδρος της επιτροπής επιστήμης της Βουλής των Κοινοτήτων, Chi Onwurah, χαρακτήρισε την απόφαση «απαράδεκτη» και ζήτησε άμεση επανεξέταση, τονίζοντας ότι τέτοια έργα είναι κρίσιμα για τη μελλοντική πρόοδο της θεμελιώδους φυσικής.
Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι η επόμενη αναβάθμιση του LHCb θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για ακόμη σημαντικότερες ανακαλύψεις σχετικά με τη δομή της ύλης και τις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος.
