2012’de Higgs bozonunun gözlendiği LHC’de (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı), LHCb (LHC beauty) deneyleri kapsamında, 2011 ve 2012 verileri incelenerek baryon ailesinden iki yeni parçacık daha keşfedildi ve bulgular yayımlandı.(1)
LHC, parçacık atımlarının ışık hızına çok yakın hızlarda kafa kafaya çarpıştırıldığı Dünya’nın en büyük parçacık hızlandırıcısı. Çarpışma bölgesinde Güneş’in merkezinden 100.000 kat daha yüksek bir sıcaklık oluşur ve çarpışan parçacıklar bu denli yüksek sıcaklıkta temel parçacıklarına ayrılarak “atomaltı çorba” denilen yapıyı oluşturur. Atomaltı çorba içerisinde yüzmekte olan temel parçacıklar, saniyenin küçük kesirlerinde birleşerek daha önce gözlemlenmemiş “yeni” parçacıklar oluşturabilir. Kuark modelinin öngördüğü, fakat şimdiye dek yakalanamamış baryon ailesinden Xi_b’- ve Xi_b*- parçacıkları da bu metotla oluşturuldu ve hassas dedektörler aracılığıyla detaylı incelemeler neticesinde tespit edildi.
Baryonlar, üç kuarkın güçlü etkileşimlerle bağlandığı ağır parçacık ailesidir. Proton ve nötronun da dahil olduğu aileye yeni giren Xi_b’- ve Xi_b*- parçacıkları da bir alt (beauty-bottom) kuark; bir acayip (strange) kuark ve bir aşağı (down) kuark olmak üzere üç kuarktan meydana gelmiştir. Alt kuarkın kütlesinden dolayı protondan 6 kat daha ağır olan bu parçacıkları birbirinden ayıran özellik ise spinlerinin yönelimleridir. Xi_b’- durumunda, alt kuark diğer iki kuark ile zıt yönelimli spinlere sahipken Xi_b*- durumunda ise spin yönelimleri aynıdır.
Parçacıkların kütlelerini, oluşum oranlarını, bozunum sürelerini ve mekanizmalarını titizlikle inceleyen araştırma ekibi, bulguların güçlü etkileşimlerin teorisi “kuantum kromodinamik (QCD)” ile uyumlu olduğuna kanaat getirdi. Standart Model’in (SM) bir parçası olan ve kuarklar ile gluonlar arasındaki etkileşimleri inceleyen QCD’nin bu denli yüksek hassasiyetlerle test edilmesi kuark dinamiğinin anlaşılması açısından oldukça önemli. “Eğer Standart Model ötesinde bir fizik bulmak istiyorsak önce Standart Model’in net bir resmini oluşturmalıyız” diyen LHCb fizik koordinatörü Patrick Koppenburg, bu türden yüksek hassasiyetli çalışmaların SM ve gelecekte karşılaşılabilecek SM ötesi fiziğin ayrımına yardımcı olacağını belirtti.
2015 ilkbaharında daha yüksek enerjiler ve daha yoğun parçacık atımlarıyla çalışmaya hazırlanan LHC, parçacık fiziği için uzun bir süre daha büyük katkılar sağlayacak gibi gözüküyor.(3-4)
Dipnotlar:
1) http://arxiv.org/pdf/1411.4849v1.pdf
2) http://home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
3) http://home.web.cern.ch/about/updates/2014/11/lhcb-observes-two-new-baryon-particles
4) http://www.theatlantic.com/technology/archive/2014/11/CERN-large-hadron-collider-finds-two-new-subatomic-particles-called-baryons/382968/
