Para peneliti di University of Hamburg dan Desy telah menemukan bukti toponium yang sulit dipahami. Dengan penemuan ini, struktur fundamental materi dapat diuraikan secara lebih rinci.
Para peneliti di University of Hamburg dan Desy, bekerja bersama di Universe Universe of Excellence of Excellence University, telah menemukan sinyal dalam dua percobaan di Cern's Large Hadron Collider (LHC) yang menunjukkan partikel yang sangat langka yang disebut Toponium-A terikat negara yang terdiri dari quark top dan antiparticle-nya.
Harapan terbalik
Quark teratas adalah yang terberat dari semua partikel dasar yang diketahui. Ini diproduksi selama tabrakan di LHC, tetapi sangat masif dan sangat tidak stabil sehingga biasanya meluruh dalam waktu kurang dari satu septilon satu detik. Sampai sekarang, diyakini bahwa pembusukan ini terjadi begitu cepat sehingga keadaan terikat dengan antipartikelnya tidak akan pernah bisa diamati. Namun, pengukuran baru menantang asumsi ini.
“Ini adalah salah satu momen ketika alam menentang harapan kami, karena kami yakin bahwa partikel seperti itu tidak dapat diamati, tentu saja tidak dalam kondisi yang kami miliki di LHC,” jelas Dr. Alexander Grohsjean. Dia melakukan penelitian di University of Hamburg sebagai bagian dari Eksperimen Solenoid Muon Compact (CMS). “Hasil ini dapat menulis ulang buku teks,” tambah Christian Schwanenberger, profesor fisika eksperimental di Universitas Hamburg dan juga bagian dari kolaborasi CMS. “Ini menantang ide -ide yang telah diterima oleh generasi fisikawan.”
Penemuan itu dilakukan secara mandiri dalam eksperimen CMS dan Atlas. Kedua tim mendeteksi sejumlah besar pasangan top-antitop yang diproduksi dengan energi kinetik yang sangat rendah. Dalam konfigurasi khusus ini, hanya ada cukup waktu bagi dua quark untuk saling menarik dan secara singkat membentuk keadaan terikat – toponium. Indikasi pertama muncul pada awal 2016 dalam percobaan CMS, dengan data lebih lanjut dari 2017 dan 2018 memperkuat sinyal. Sekarang, Atlas telah mengkonfirmasi pola yang sama dalam datanya sendiri. Hasilnya disajikan pada konferensi fisika energi tinggi dari European Physical Society dan kemudian dibahas dalam kolokium khusus sebagai bagian dari gugus alam semesta kuantum keunggulan.
Proses yang paling langka dan paling cepat berlalu di alam menjadi terukur
“Ini bukan hanya tentang menemukan partikel baru,” kata Laurids Jeppe, seorang kandidat doktor di Universitas Hamburg yang juga merupakan bagian dari tim CMS di Desy. “Ini menunjukkan bahwa kita sekarang telah mencapai tingkat presisi yang memungkinkan kita untuk mengukur bahkan proses yang paling langka dan paling cepat berlalu di alam.” Tugas sekarang adalah untuk menyelidiki sinyal secara lebih rinci. “LHC saat ini mengumpulkan data baru lagi-yang berarti set data kami akan berukuran tiga kali lipat,” jelas Dr. Katharina Behr dari Eksperimen Atlas di Desy. “Ini akan memungkinkan kita untuk mempelajari toponium secara lebih rinci.”
Toponium dapat menawarkan kepada para peneliti cara baru untuk mempelajari interaksi yang kuat dari empat kekuatan fundamental alam yang mengikat quark menjadi proton dan neutron. Pada saat yang sama, ia memberi cahaya baru pada perilaku quark atas itu sendiri, yang berbeda secara signifikan dari kerabatnya yang lebih ringan. Mengapa ini terjadi dan model mana yang dapat menggambarkannya sekarang sedang diselidiki oleh fisikawan teoretis di University of Hamburg dan Desy.
Universitas Hamburg
Berinovasi dan bekerja sama untuk masa depan yang berkelanjutan di era digital
