Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı, CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda, daha önce görülmemiş iki atomaltı parçacık keşfedildi: Baryon ailesinden yeni parçacıklar, Xi_b’- ve Xi_b*- olarak biliniyorlar.
Baryonlar kuark denilen, güçlü bir kuvvetle bir arada duran, üç temel atomaltı parçacıktan oluşuyor. Protonlar ve nötronlar, aynı zamanda birer baryon; bunlar elektronlarla birleşip periyodik tablodaki her şeyi oluşturuyor. Syracuse Üniversitesi’nden Steven Blusk, basın bülteninde: “Arabalardan, gezegenlerden, yıldızlardan tutun insanlara dek bilinen her şeyin yapı taşı güçlü elektromanyetik kuvvetlerle birbirine bağlanan kuarklar ve elektronlar,” diyor.
Bu yeni keşfedilen baryonlardaki kuarklar aynı tipte değil: Her bir partikül bir güzellik (b), bir acayip (s) ve bir aşağı (d) kuark içeriyor.
Bu yeni parçacıklar, protondan altı kat ağır; sebebi ağır sıklet b-kuarkları ve açısal momentumları (kuarklara özgü, “dönü” diye bilenen özellik.) Xi_b’- durumunda daha hafif iki kuark, b-kuark’ının ters yönüne işaret ediyor; Xi_b*- durumunda ise dönüler aynı yönde. Bu konfigürasyon farkı yüzünden Xi_b*- biraz daha hafif.
CERN bülteninde Matthew Charles “Doğa lütufta bulundu, bize tek parçacık bedelinde iki tane sundu,” diyor: “Xi_b’- bozunum ürünü toplamına çok yakın kütlede. Daha hafif olsa aradığımız bozunum işaretini kullanarak göremezdik bile.” Neyse ki Büyük Hadron Çarpıştırıcı algılayıcılarının duyarlığı ve hassasiyeti sayesinde, “art alandan temiz, güçlü bir sinyal ayrıştırabildik” diye ekliyor Blusk.
Bu yeni parçacıklara ek olarak, araştırma ekibi, bunların göreli üretim oranlarını, genişliklerini (ne kadar kararsız oldukları ölçümünü), bozunuma dair birkaç ayrıntıyı daha inceledi. Yeni baryonlar çok kısa ömürlü; daha ufak beş parçacığa ayrılmadan önce saniyenin milyarda birinin, binde biri süre ömre sahipler.
Bu parçacıkların varlığına dair 2009 yılında tahminler yürütülmüştü; ancak bugüne dek kimse tespit edememişti. Bulguların hafta içinde çevrimiçi sunulmasının ardından, York Üniversitesi’nden Randy Lewis, “Başlığı görür görmez, ‘Öf, bunları ben tahmin ettim, acaba neye benziyorlar?’ diye merak ettim” diyor.”Sayıları görünce, ‘Evet, tahminlerime çok benziyorlar, harika!’ dedim.” Lewis vd., kuark davranışları üzerine matematik kurallara dayanarak yeni parçacıkların kütlesini ve kompozisyonunu tahmin etmişti.
Bulgular arXiv üzerinden incelenebilir; çalışma yakında Physical Review Letters’da yayımlanacak.
Kaynaklar:
http://www.iflscience.com/physics/two-new-particles-discovered-worlds-largest-collider
http://home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
http://news.syr.edu/physicist-helps-discover-subatomic-particles-24111/
http://home.web.cern.ch/about/updates/2014/11/lhcb-observes-two-new-baryon-particles
http://news.syr.edu/physicist-helps-discover-subatomic-particles-24111/
http://www.cbc.ca/news/technology/new-subatomic-particles-predicted-by-canadians-found-at-cern-1.2840199
http://arxiv.org/abs/1411.4849