A nova descoberta de quarks revela uma pista crítica sobre o nascimento do universo: WebCuriosos
Um par de quarks superiores foi detectado na pulverização de detritos da colisão de dois átomos de chumbo.
É a primeira vez que esse par específico de quark-antiquark é visto em uma colisão entre dois núcleos. A detecção fortalece evidências de que todos Seis sabores quarks Existia no início dos tempos, no plasma de quarks de quarks, que se pensava ter impregnado do universo nos momentos após o Big Bang.
Isso significa que estamos um passo mais perto de fazer novas medidas dessa sopa primordial e obter novas idéias sobre como nosso universo se formou desde o início.
O plasma de quark-gluon é o que você recebe quando os quarks e glúteias elementares que normalmente estão ligados a prótons e nêutrons são soltos de seus limites e se uniram em uma “sopa” solta e interagindo em condições extremamente energéticas.
O problema de estudar esse estado de matéria é que os Quarks se deterioram muito, muito rapidamente, em apenas uma pequena fração de segundo. O plasma de quark-gluon que surgiu depois que o Big Bang existia apenas por alguns milionésimos de segundo antes das partículas se unirem para começar a formar matéria normal, um processo chamado hadronização.
Para estudar o plasma de quark-gluon, os físicos usam caçadores de partículas como o grande colisor de Hadron para bater em partículas pesadas. Essas colisões produzem um chuveiro de partículas que passam pelo estado de plasma de quarks-gluon a caminho de formar matéria normal. Os cientistas podem fazer medições dos produtos desse processo para investigar o plasma de quark-gluon.
Top Quarks são os mais pesados dos seis sabores de quarks e são uma ferramenta especialmente valiosa para estudar a evolução do plasma de quark-gluon. No entanto, por serem os mais pesados, a vida útil deles é a mais curta, apenas 10-25 segundos. Isso é mais curto que a escala de tempo de formação de Hadron, o que significa que eles se deterioram antes que a hadronização possa ocorrer.
O plasma de quark-gluon gerado em colisões de íons pesados dura 10-23 segundos; Portanto, os melhores quarks desapareceram antes do plasma como um todo, tornando -os particularmente difíceis de estudar.
Freqüentemente, os físicos de partículas estão procurando não são detectados diretamente, mas são rastreados dos produtos em que se deterioram, e esse é o caso da nova pesquisa. No Large Hadron Collider, uma equipe de físicos da Colaboration do Atlas detectou a formação de um par de quarks de primeira linha em seus produtos de decaimento através do canal Dilepton de decaimento.
Nesse processo, os quarks superiores se deterioram em um quark de fundo e um bóson de W; O bóson de W então decai em um neutrino e um elétron ou um muon. A colaboração identificou esse processo em colisões entre átomos de chumbo com uma significância estatística de 5,03 sigma – limpando o limiar de cinco sigma para uma detecção significativa.
É a primeira vez que uma produção de pares de quarks é observada em uma colisão entre núcleos pesados. UM artigo anterior descreve a produção de um par de quarks de topo em uma colisão entre um íon de chumbo e um próton; O novo resultado vai um passo adiante, oferecendo um caminho a seguir para estudos futuros do plasma de quarks-gluon.
“A observação desse processo consolida a evidência da presença de todos os sabores de quarks no estágio de pré-equilíbrio do plasma de quark-gluon, semelhante às condições no universo inicial”, escrevem os pesquisadores em seu artigo.
“Esse resultado abre caminho para estudos adicionais do plasma de quark-gluon e da física do universo inicial com os melhores quarks”.
O pesquisar será publicado em Cartas de revisão física.
