Naukowcy działający na terenie CERN zwrócili uwagę na grupowe zachowanie kwarków wysokich. Te, znane również jako kwarki t, wydają się łączyć w coś, co autorzy nowych badań określają mianem toponium. Gdyby dotychczasowe doniesienia się potwierdziły, to będzie to oznaczało historyczną detekcję najmniejszej wykrytej cząstki złożonej.
Wspomniane kwarki wysokie są uznawane za najcięższe z wszystkich kwarków, a członkowie zespołu badawczego prowadzącego ostatnie eksperymenty sugerują, jakoby możliwe było ich łączenie w formie stanu związanego. Po drugiej stronie znajdowałyby się w takich okolicznościach odpowiedniki z antymaterii, a powstała na krótko para byłaby określana mianem toponium.
Podstawę rzeczonych eksperymentów stanowiło to, co Wielki Zderzacz Hadronów robi najlepiej: kontrolowane kolizji wysokoenergetycznych protonów. W ich ramach powstają pary kwarków wysokich oraz ich odpowiedników wywodzących się z antymaterii. Analiza odczytów wykonywanych w czasie takich zderzeń zapewnia fizykom wgląd w potencjalnie nieznane zjawiska, które mogą być poza założeniami modelu standardowego.
Dziwny sygnał w zestawie danych pochodzących z Wielkiego Zderzacz Hadronów skłonił fizyków do stwierdzenia, że mogą mieć do czynienia z tzw. toponium
Tak właśnie mogło się stać w przypadku zestawu danych pochodzącego z lat 2016-2018. Co ciekawe, fizycy wcale nie liczyli na osiągnięty rezultat, ponieważ ich celem były w rzeczywistości nowe typy bozonów Higgsa. Zamiast tego dostrzegli coś nawet bardziej intrygującego. Obecnie naukowcy sądzą, iż w czasie zderzeń może dochodzić do krótkotrwałego związku kwarka wysokiego i jego antykwarka.
W takich właśnie okolicznościach miałoby się pojawiać toponium. Jak wyjaśniają eksperci związani z programem CMS, przekrój czynny dla uproszczonej hipotezy wynosi 8,8 pikobarna z niepewnością około 15%. Oznacza to poziom pewności pozwalający na stwierdzenie, że faktycznie doszło do przełomowej obserwacji, a uzyskane rezultaty niemal na pewno nie są pokłosiem błędu.
Czytaj też: Otworzyli drzwi, których do tej pory nawet nie widzieliśmy. Tak łamiemy prawa fizyki
Jeśli faktycznie fizycy mają rację, to będziemy mogli mówić o jednym z tzw. kwarkonium, czyli niestabilnych stanów powstałych poprzez łączenie kwarków i antykwarków. Wcześniejsze odkryto przed laty, na przykład charmonium w 1974 roku, podczas gdy bottomonium w 1977 roku. Toponium powinno być w tym gronie natomiast zdecydowanie najmniejsze. Dalsze ustalenia na ten temat mają być obiektem działań prowadzonych przez przedstawicieli CMS i ATLAS.