Фізики вперше спостерігали за появою найважчої частинки у Всесвіті в нових умовах.

Фізики з ЦЕРН під час експерименту на Великому адронному колайдері вперше спостерігали утворення найважчої фундаментальної частинки у Всесвіті: t-кварка або істинного кварка. Створення цих часток відбулося в результаті зіткнення іонів свинцю. Це відкриття є важливим кроком вперед у розумінні умов, які існували всього через частки секунди після Великого вибуху та народження Всесвіту, пише IFLScience.

Найважча частинка у Всесвіті

Кварки — це фундаментальні елементарні частинки, які є основою всієї відомої матерії. З них складаються протони та нейтрони в ядрі атома. Існує шість видів або ароматів кварків. Якщо верхні та нижні кварки були виявлені в протонах і нейтронах, то чарівні, дивні, істинні та прекрасні кварки були виявлені лише в результаті надзвичайно енергійних подій, адже вони дуже нестабільні.

Істинний або t-кварк є найважчою фундаментальною часткою у Всесвіті, і його вперше відкрили в 1995 році. Але він розпадається майже миттєво, що ускладнює його вивчення. Істинний кварк розпадається всього за 5×10 в мінус 25 ступені секунд, і він є найменш стабільним з усіх кварків. Зазвичай t-кварки фізики вивчають під час зіткнення протонів на Великому адронному колайдері, але вперше їм вдалося побачити утворення цих часток при зіткненні іонів свинцю.

Умови в першу частку секунди після народження Всесвіту

Під час проведення експерименту були відтворені умови, які існували через частки секунди після Великого вибуху. Тоді вся матерія являла собою кварк-глюонну плазму. Елементарні частинки під назвою глюони є переносниками сильної взаємодії, тобто однієї з чотирьох фундаментальних сил Всесвіту. Глюони змушують кварки з'єднуватися разом. Кварк-глюонна плазма створила умови на самому початку існування Всесвіту для утворення протонів, нейтронів та інших фундаментальних часток, що складають матерію.

Кварк-глюонна плазма існує всього приблизно 10 в мінус 23 ступені секунд, що приблизно в 10 разів більше часу, необхідного для утворення та подальшого розпаду t-кварка. Таким чином, фізики можуть використовувати ці частки, що утворилися в різні періоди існування кварк-глюонної плазми, щоб вивчати еволюцію самої плазми. Це може допомогти зрозуміти, що саме сприяло появі всієї матерії у Всесвіті.

Фізики вважають, що зможуть також використовувати істинний кварк для розуміння того, як розподіляється момент імпульсу всередині рухомих протонів і нейтронів. Вчені прагнуть з'ясувати, чи розподіляється момент імпульсу порівну між кварками і глюонами, які складають ядро атома.

Під час утворення t-кварків вчені помітили, що вони швидко розпадаються на W-бозон і прекрасний кварк. W-бозон є переносником слабкої взаємодії і розпадається на електрон або мюон і відповідне нейтрино. Існує можливість розпаду W-бозона на кварки, але це дослідження буде проведено в майбутньому, коли фізики продовжать вивчати еволюцію кварк-глюонної плазми.