دانشمندان یک هسته اتمی عجیب و نادر را در برخورد دهنده بزرگ هادرونی کشف کردند

دانشمندان در برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) هسته اتم عجیبی را پیدا کرده‌اند که خصوصیات منحصربه‌فردی دارد.

«سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای» موسوم به سرن (CERN) در گزارشی اعلام کرده است که محققان در برخوردهنده هادرونی بزرگ (LHC) یک نوع هسته اتم عجیب و نادر تحت عنوان «هایپرتریتون» را شناسایی کرده‌اند.

محققان مرکز سرن یافته‌های خود را در کنفرانس EPS-HEP ارائه کرده و توضیح داده‌اند که چگونه با استفاده از یک تکنیک جدید توانسته‌اند داده‌های قدیمی مربوط به سال‌های 2016 تا 2018 را بررسی کرده و فراهسته‌های (Hypernuclei) کمیاب هایپرتریتون و آنتی‌هایپرتریتون را مشاهده کنند.

فیزیک‌دانان در طول بیش از دو سال، بالغ بر 100 نمونه از این فراهسته‌های نادر و ناپایدار را دیده‌اند. این فراهسته‌ها اشکالی از هسته‌های اتم هستند که در بلوک سازنده هسته‌ایِ خود یک «گونه» یکتا از کوارک (یک نوع ذره بنیادی که سازنده همه جرم‌هاست) را در بر می‌گیرد.

این یافته جدید می‌تواند به افزایش آگاهی ما پیرامون «آنتی‌هلیوم» کمک کند که مطابق آزمایش‌ها در پهنه کیهان وجود دارد. دانشمندان با برخورددادن ذرات با سرعت بالا در LHC، به‌نحوی می‌توانند از میدان خرده‌ذرات هسته بگذرند تا ببینند در سوی دیگر آن به چه چیزی می‌رسند. زمانی که این آزمایش‌ها انجام شد، دانشمندان نه‌تنها توانستند بلوک‌های سازنده اصلی اتم‌ها (مثل باریون‌ها؛ پروتون‌ها و نوترون‌ها) را ببینند، بلکه همتایانشان یعنی کوارک‌ها را هم دیدند.

هایپرتریتون به‌عنوان یک هسته اتم چه فرقی دارد؟

این کوارک‌ها به‌طور میانگین تنها سه گونه دارند: دو کوارک بالا و یک کوارک پایین برای پروتون‌ها و یک کوارک بالا و دو کوارک پایین برای نوترون‌ها. ولی فراهسته‌ها که رواج کمتری دارند، شامل چیزی موسوم به هایپرون و نوترون‌ها و پروتون‌های مورد انتظار هستند. این فراهسته‌ها کوارک‌های عجیب‌وغریب خاص خودشان را دارند که در دیگر باریون‌ها دیده نشده بودند.

هایپرتریتون یکی از همین فراهسته‌هاست که با یک باریون خاص موسوم به «لامبدا هایپرون» همراه می‌شود. این یافته نه‌تنها برای حوزه فیزیک ذرات اهمیت دارد، بلکه خیلی از فیزیک‌دانان معتقدند هایپرون‌ها درون ستاره‌های نوترونی به‌وجود می‌آیند که آن‌ها خود باقی‌مانده ستارگان عظیمی هستند که ابرنواختر شده‌اند.

هایپرون‌ها به‌سرعت متلاشی می‌شوند، بنابراین ضروری است که در برخورددهنده‌های ذرات به‌دنبال هایپرتریتون‌ها و ضدذرات آن‌ها بگردیم. ازهمین‌رو، محققان به سراغ بررسی محصولات حاصل از واپاشی برخوردهای قبلی رفتند تا هایپرتریتون و آنتی‌هایپرتریتون را پیدا کنند. آن‌ها با اندازه‌گیری جرم هسته‌های هلیوم/آنتی‌هلیوم دریافتند که مشاهده واپاشی هایپرتریتون و آنتی‌هایپرتریتون می‌تواند تنها راه ممکن برای شناسایی این ذرات باشد.

نتایج این یافته‌ها فعلاً در کنفرانس انجمن فیزیک اروپا ارائه شده و قرار است به‌زودی به‌صورت یک مقاله چاپ شود.