Sejak memulakan operasi kedua pada tahun 2015, Large Hadron Collider telah melakukan beberapa perkara yang cukup menarik. Sebagai contoh, mulai tahun 2016, penyelidik di CERN mula menggunakan collide untuk menjalankan eksperimen kecantikan Hadron Collider (LHCb). Penyelidikan ini bertujuan untuk menentukan apa yang berlaku selepas Big Bang sehingga perkara itu dapat bertahan dan mencipta Alam Semesta yang kita kenal sekarang.
Dalam beberapa bulan terakhir, eksperimen ini telah menghasilkan beberapa hasil yang mengagumkan, seperti pengukuran bentuk kerosakan partikel yang sangat jarang dan bukti manifestasi baru asimetri bahan-antimateri. Dan baru-baru ini, para penyelidik di belakang LHCb telah mengumumkan penemuan sistem baru lima zarah, yang semuanya diperhatikan dalam satu analisis.
Menurut makalah penyelidikan, yang muncul di arXiv pada 14 Mac 2017, zarah-zarah yang dikesan adalah keadaan teruja dengan apa yang dikenali sebagai baryon "Omega-c-zero". Seperti partikel lain seumpamanya, Omega-c-zero terdiri daripada tiga quark - dua daripadanya adalah "aneh" sementara yang ketiga adalah quark "pesona". Keberadaan baryon ini disahkan pada tahun 1994. Sejak itu, para penyelidik di CERN berusaha untuk menentukan apakah ada versi yang lebih berat.
Dan sekarang, berkat eksperimen LHCb, nampaknya mereka telah menjumpainya. Kuncinya adalah untuk memeriksa lintasan dan tenaga yang tersisa di pengesan oleh zarah-zarah dalam konfigurasi akhir mereka dan mengesannya kembali ke keadaan semula. Pada dasarnya, zarah-zarah Omega-c-zero mereput melalui daya kuat ke jenis baryon lain (Xi-c-plus) dan kemudian melalui daya lemah menjadi proton, kaon, dan pion.
Dari ini, para penyelidik dapat menentukan bahawa apa yang mereka lihat adalah zarah Omega-c-zero pada keadaan tenaga yang berlainan (iaitu dengan ukuran dan jisim yang berbeza). Dinyatakan dalam megaelectronvolts (MeV), zarah-zarah ini mempunyai jisim 3000, 3050, 3066, 3090 dan 3119 MeV, masing-masing. Penemuan ini agak unik, kerana ia melibatkan pengesanan lima keadaan tenaga zarah yang lebih tinggi pada masa yang sama.
Ini dimungkinkan berkat kemampuan khusus pengesan LHCb dan set data besar yang terkumpul dari larian pertama dan kedua LHC - yang masing-masing berlangsung dari 2009 hingga 2013, dan sejak 2015. Bersenjata dengan peralatan dan pengalaman yang tepat, para penyelidik dapat mengenal pasti zarah-zarah dengan tahap kepastian yang luar biasa, menolak kemungkinan bahawa itu adalah kebetulan statistik dalam data.
Penemuan ini juga diharapkan dapat menjelaskan beberapa misteri zarah subatomik yang lebih mendalam, seperti bagaimana tiga kuark konstituen diikat di dalam baryon oleh "kekuatan kuat" - iaitu kekuatan asas yang bertanggungjawab untuk menahan bahagian atom bersama . Misteri lain yang dapat membantu menyelesaikan dalam hubungan antara keadaan quark yang berbeza.
Seperti yang dijelaskan oleh Dr Greig Cowan - seorang penyelidik dari University of Edinburgh yang mengusahakan eksperimen LHCb di Cern's LHC - dalam wawancara dengan BBC:
"Ini adalah penemuan yang mencolok yang akan menjelaskan bagaimana quark mengikat bersama. Ini mungkin mempunyai implikasi bukan hanya untuk memahami proton dan neutron dengan lebih baik, tetapi juga keadaan multi-quark yang lebih eksotik, seperti pentaquark dan tetraquark.“
Langkah seterusnya adalah menentukan bilangan kuantum zarah-zarah baru ini (nombor yang digunakan untuk mengenal pasti sifat zarah tertentu) serta menentukan kepentingan teori mereka. Sejak beroperasi dalam talian, LHC telah membantu mengesahkan Model Piawai fizik zarah, dan juga menjangkau lebih jauh untuk meneroka yang tidak diketahui mengenai bagaimana alam semesta wujud, dan bagaimana kekuatan asas yang mengaturnya sesuai.
Pada akhirnya, penemuan lima zarah baru ini dapat menjadi langkah penting di sepanjang jalan menuju Teori Segala-galanya (ToE), atau hanya bahagian lain dalam teka-teki yang sangat besar yang menjadi kewujudan kita. Nantikan yang mana!
