keskiviikko 22. maaliskuuta 2017

Viisi uutta hiukkasta


CERNin suurella hiukkaskiihdyttimellä (LHC)[1] on tehty uusi ja jossain määrin odottamatonkin löytö. LHCn LHCb-koeasemalla tehdyt havainnot osoittavat viiden uuden viritystilahiukkasen löytymisen. Viritystilahiukkasilla on korkeampi energia kuin perustilan hiukkasilla. Hiukkaset ovat Oomega-c-nolla hiukkasia ja ne ovat baryoneja muodostuen kolmesta kvarkista, joista kaksi on s-kvakkeja (strange eli ”outo”) ja yksi c-kavrkki ( charm eli ”lumo”).

Oomega-c-nolla hiukkanen hajoaa toiseksi baryoniksi vahvan ydinvoiman vaikutuksesta. Syntyvä hiukkanen on nimeltään Xi-c-plus ja se sisältää c-, s- ja u-kvarkit (up eli ”ylös”). Hajoamisessa syntyy myös K- -kaoni. Xi-c-plus-hiukkanen puolestaan hajoaa protoniksi (p), kaoni K- ja pioniksi p+.

Löydetyt hiukkaset on nimetty nykykäytännön mukaisesti: Ωc(3000)0, Ωc(3050)0, Ωc(3066)0, Ωc(3090)0 ja  Ωc(3119)0 . Vaikka hiukkaset ovat löydetty, niissä riittää tutkittavaa lähivuosiksi vaikka kuinka paljon, kuten esimerkiksi kvanttilukujen määrittäminen. Erityisen suuren mielenkiinnon kohteena tulee olemaan se asia, että kuinka merkittäviä hiukkaset ovat teorioiden kannalta ja mikä niiden lopullinen asema siinä on?

Huomautukset

[1] Large Hadron Collider (LHC) sijaitsee Ranskan ja Sveitsin rajalla ja sen kehän pituus on 27 km. Hiukkaskiihdyttimen tyhjiöputki on superjohtavassa tilassa olevien sähkömagneettien ympäröimä, joiden magneettikenttä pitää putkessa kiihdytettävät varatut hiukkaset (protonit)putken keskellä. Kiihdyttimessä on seitsemän tutkimusasemaa, joiden kohdalla putkessa vastakkaisiin suuntiin kiitävät hiukkaset ohjataan törmäämään toisiinsa.

Hyvin lähellä valonnopeudella kiitävillä hiukkasilla on suuri energia, joka törmäyksessä vapautuu ja luo äärimmäisen lyhyeksi aikaa maailmankaikkeuden alkuhetkellä vallinneen tilan. Tässä tilassa syntyy ja hajoaa suuri joukko hiukkasia, joista tutkijat ovat kiinnostuneet. Tutkijat pystyvät päättelemään hiukkastyypit, energiat ja hajoamistuotteet niiden ilmaisimiin jättämän jäljen perusteella.