Fizikantët vunë re një grimcë të rrallë ‘X’ që daton që nga fillimi i Universit

Studiuesit në Përplasësin e Madh të Hadronit të CERN-it në Zvicër kohët e fundit zbuluan një grimcë shumë të rrallë që ata besojnë se ekzistonte që në fillimin e universit. Grimca – e quajtur grimca X tani për tani, sepse askush nuk e di saktësisht se çfarë është – u prodhua nga përplasja e miliarda joneve të rënda brenda përshpejtuesit të famshëm të grimcave.

Ekipi me CMS Collaboration, i cili mbledh të dhëna nga Solenoidi Kompakt Muon i LHC-së, shkatërroi atomet e rënda të plumbit së bashku në temperatura rreth 5.5 trilion gradë Celsius (9.9 trilion gradë Fahrenheit). Rezultatet e ekipit publikohen në Physical Review Letters.

Fizikanët teorizojnë se, në momentet më të hershme të universit pas Big Bengut, materia ishte një plazmë e bërë nga kuarkë nënatomikë dhe gluone të grumbulluara së bashku në një supë të mbinxehur. (Vetëm kur plazma u ftoh disa mikrosekonda pas Big Bengut, protonet dhe neutronet e njohura morën formë, duke hapur rrugën për forma shumë më masive të materies.) Por përpara se materiali të ftohej, disa nga ata kuarkë dhe gluone u përplasën, duke formuar grimca më enigmatike, të cilat fizikanët i quajnë grimca X.

Grimcat X janë të rralla sot sepse universi nuk është më aq i dendur dhe as aq i nxehtë, por siç tha Krishna Rajagopal, një fizikan i grimcave në MIT, i cili nuk është i lidhur me kërkimet e fundit, në vitin 2010: “Nëse jeni të interesuar për vetitë e univers i vjetër mikrosekonda, mënyra më e mirë për ta studiuar atë nuk është duke ndërtuar një teleskop, por duke ndërtuar një përshpejtues.”

Ekipi ishte në gjendje të identifikonte 100 grimca X të një mase specifike, të quajtur X(3872), që mbijetuan për rreth një të gjashtëdhjetën e sekondës përpara se të prisheshin. X(3872) u gjet për herë të parë në vitin 2003 nga Belle Collaboration nëpërmjet gjuetisë së gungave, që është kur studiuesit identifikojnë një sasi të papritur të masës ose energjisë në sistemin e tyre.

“X(3872) është një kafshë e çuditshme,” tha Patrick Koppenburg, fizikan në Institutin Kombëtar Holandez për Fizikën Subatomike dhe anëtar i ekipit LHCb në CERN, në një email për Gizmodo. “Unë isha në Belle kur u zbulua dhe mbaj mend që ne ia ngulnim sytë gungës së vogël pa kuptuar se çfarë po ndodhte.”

Vitin e kaluar, ekipi i Koppenburg në LHCb zbuloi një specie të re tetrakuarku. Ashtu si X(3872), ai tetrakuark kishte një jetëgjatësi kalimtare—ndoshta pak më shumë se një e kuintilionta e sekondës. Megjithëse grimcat e tjera ekzotike shfaqen dhe zhduken në LHC, X(3872) është grimca e parë X e zbuluar në plazmën kuark-gluon të krijuar atje.

Ekipi që qëndron pas studimit të ri ishte në gjendje të imitonte kushtet e universit të hershëm duke përshpejtuar 13 miliardë jone. Kur grimcat u përplasën, ato prodhuan mijëra grimca të ngarkuara jetëshkurtër. Yen-Jie Lee, një fizikan në MIT dhe një bashkautor i kërkimit të ri, i tha Gizmodo-s se është e mundur që grimcat e tjera X mund të jenë në të dhënat e fundit, por studiuesit nuk kishin një mënyrë të mirë për t’i zgjedhur ato nga zhurma e sfondit.

“Ioni i parë i rëndë në ‘Run 3’ fillon në fund të këtij viti dhe ne shpresojmë të grumbullojmë më shumë të dhëna me përplasjet e plumbit në Run 3 dhe Run 4,” shkroi Lee në një email. “Me një bazë të dhënash shumë më të madhe, ne do të jemi në gjendje të përcaktojmë madhësinë e përmirësimit të prodhimit të X në supën e kuarkut dhe të fitojmë më shumë njohuri rreth strukturës së saj të brendshme.”

Identiteti i X(3872) është ende i paqartë. Ekipi mendon se grimca mund të jetë një lloj molekule mesonike të lidhur lirshëm (dy grimca nënatomike të quajtura mesone të lidhura nëpërmjet forcës së fortë) ose një tetrakuark, një lloj hadroni i përbërë nga katër kuarkë të lidhur së bashku. “Deri më tani, molekulat mesonike nuk janë vëzhguar ende përfundimisht dhe X(3872) është një kandidat i mirë”, tha Jing Wang, një fizikant në MIT që drejtoi analizën e të dhënave të reja, në një email për Gizmodo. “Nëse X(3872) rezulton të jetë një molekulë mesonike, ne tregojmë se në universin e hershëm, duhet të ketë lloje të ndryshme molekulash mesonike përveç hadroneve të zakonshme.”

“Sa më shumë i shikoj të dhënat, aq më shumë jam i bindur se X është një mbivendosje e një molekule dhe një gjendje karmoniumi,” tha Koppenburg. Duke përshkruar më tej idenë e mbivendosjes, ai vuri në dukje: “Truri ynë nuk arrin t’i përfaqësojë këto gjëra. … Nuk ka gjë të tillë si njëra apo tjetra në mekanikën kuantike. Nëse nuk mund të dallosh dy gjëra, atëherë e vërteta duhet të jetë të dyja njëkohësisht.”

Ndoshta ekzekutimet e ardhshme të LHC më në fund do të zgjidhin identitetin e X(3872). Sigurisht, atëherë do të kishte një emër aktual dhe nuk do të konsiderohet më një grimcë X.