LHC tìm thấy 5 hạt mới

Kể từ khi bắt đầu phiên hoạt động thứ hai vào năm 2015, Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) đã và đang mang lại nhiều điều thú vị. Chẳng hạn, bắt đầu vào năm 2016, các nhà nghiên cứu tại CERN đã bắt đầu sử dụng máy va chạm để tiến hành thí nghiệm LHCb. Đây là nghiên cứu tìm cách xác định cái xảy ra sau Big Bang khiến vật chất có thể sống sót và tạo ra Vũ trụ mà chúng ta biết ngày nay.

Trong vài tháng trở lại đây, thí nghiệm trên đã mang lại một số kết quả ấn tượng, ví dụ như phép đo một dạng phân hủy hạt rất hiếm và bằng chứng của một hiện thân mới của bất đối xứng vật chất-phản vật chất. Và mới đây nhất, các nhà nghiên cứu LHCb vừa công bố khám phá một hệ thống mới gồm năm hạt, toàn bộ chúng đều được quan sát thấy trong một phân tích đơn lẻ.

Một sự kiện LHCb tiêu biểu

Một sự kiện LHCb tiêu biểu được tái hiện trọn vẹn. Các hạt được nhận dạng là pion, kaon, vân vân, được thể hiện bằng những màu sắc khác nhau. Ảnh: Nhóm hợp tác LHCb

Theo bài báo nghiên cứu trên, vừa xuất hiện trên arXiv hôm 14/3/2017, các hạt được phát hiện là trạng thái kích thích của cái gọi là baryon “Omega-c-zero”. Giống như các hạt khác thuộc họ hàng của nó, Omega-c-zero có cấu tạo gồm ba quark – hai quark “lạ” (strange) và một quark “duyên” (charm). Sự tồn tại của baryon này đã được xác nhận hồi năm 1994. Kể từ đó, các nhà nghiên cứu tại CERN đã tìm cách xác định liệu có những phiên bản nặng hơn hay không.

Và nay, nhờ thí nghiệm LHCb, có vẻ như họ đã tìm thấy chúng. Chìa khóa là xác định quỹ đạo và năng lượng mà các hạt để lại trong detector trong cấu hình cuối cùng của chúng và lần theo đến trạng thái ban đầu của chúng. Về cơ bản, các hạt Omega-c-zero phân hủy thông qua lực mạnh thành một loại baryon khác (Xi-c-cộng) và sau đó thông qua lực yếu thành proton, kaon, và pion.

Từ đây, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định rằng cái họ đang nhìn thấy là các hạt Omega-c-zero ở các trạng thái năng lượng khác nhau (tức là ở các kích cỡ và khối lượng khác nhau). Biểu diễn theo mega-electron-volt (MeV), những hạt này có khối lượng lần lượt là 3000, 3050, 3066, 3090, và 3119 MeV. Khám phá này khá độc đáo, vì nó tìm thấy cùng một lúc năm trạng thái năng lượng cao của một hạt.

Khám phá này thực hiện được là nhờ năng lực chuyên biệt của detector LHCb và bộ dữ liệu đồ sộ tích góp từ đợt chạy thứ nhất và thứ hai của LHC – tương ứng chạy từ 2009 đến 2013, và từ 2015. Với thiết bị thích hợp và kinh nghiệm sẵn có, các nhà nghiên cứu đã có thể nhận ra các hạt với độ tin cậy hợp lí, loại trừ khả năng ngẫu nhiên thống kê trong dữ liệu.

Khám phá trên cũng được kì vọng làm sáng tỏ thêm một số bí ẩn sâu sắc của các hạt hạ nguyên tử, như làm thế nào ba quark thành phần liên kết bên trong một baryon bằng “lực mạnh” – tức là lực cơ bản có nhiệm vụ thực hiện các liên kết bên trong các nguyên tử. Một bí ẩn khác mà khám phá này có thể giúp giải quyết là mối tương quan giữa các trạng thái quark khác nhau.

Như tiến sĩ Greig Cowan – một nhà nghiên cứu đến từ Đại học Edinburgh, người làm việc tại thí nghiệm LHCb ở CERN – giải thích trong một bài phỏng vấn với BBC:

“Đây là một khám phá nổi bật sẽ làm sáng tỏ thêm về cách các quark liên kết với nhau. Nó không những giúp hiểu rõ hơn proton và neutron, mà cả những trạng thái bội quark kì lạ hơn, ví dụ như pentaquark và tetraquark.”

Bước tiếp theo sẽ làm xác định số lượng tử của những hạt mới này (con số dùng để nhận dạng đặc tính của một hạt nhất định) đồng thời xác định ý nghĩa lí thuyết của chúng. Kể từ khi đi vào hoạt động, LHC đã và đang giúp xác nhận Mô hình Chuẩn của ngành vật lí hạt, đồng thời vươn ra khỏi nó để thám hiểm những cái chưa biết làm cho Vũ trụ hiện hữu, và làm thế nào các lực cơ bản chi phối nó ăn khớp với nhau.

Khám phá năm hạt mới này có thể là một bước trọng yếu trên con đường hướng tới một Lí thuyết của Tất cả (ToE), hoặc có thể chỉ là một mảnh ghép khác trong bức tranh ghép đại khổng lồ là sự tồn tại của chúng ta. Hãy cứ chờ xem!

Nguồn: CERN, LHCb, arXiv

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Các bài khác


Sinh viên Mĩ giải được bài toán electron 60 năm tuổi
14/12/2017
Trong sáu thập niên qua, các nhà khoa học vẫn hằng tìm kiếm một luồng electron ẩn náu ở gần Trái Đất nhưng chưa hề tìm
10 đột phá vật lí của năm 2017
13/12/2017
Tạp chí Physics World của Anh bình chọn các thành tựu quan trắc đa kênh liên quan đến sóng hấp dẫn là Đột phá của năm
Trump lệnh cho NASA trở lại Mặt Trăng
12/12/2017
Lần cuối các nhà du hành vũ trụ người Mĩ đặt chân lên Mặt Trăng là hồi những năm 1970. Tổng thống Mĩ Donald Trump muốn
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 2)
07/12/2017
6. Sự át trội của vật chất tối Hồi thập niên 1970, Vera Rubin không những đã có một khám phá vũ trụ học đồ sộ, mà trong
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 1)
05/12/2017
Những phát hiện không những làm thay đổi thế giới, mà còn thách thức cách chúng ta nhìn nhận sự tồn tại của mình và vị
Moment từ proton được đo chính xác nhất từ trước đến nay
26/11/2017
Các nhà vật lí ở Đức vừa đo được moment từ của proton đến sai số 0,3 phần tỉ. Giá trị này tốt gấp 11 bậc so với phép
Kiểm tra bản chất lượng tử của lực hấp dẫn
26/11/2017
Bất chấp hàng thập kỉ nỗ lực phấn đấu, một lí thuyết về lực hấp dẫn lượng tử vẫn nằm ngoài tầm với của chúng
Lỗ đen ăn thịt sao và ợ ra tia vũ trụ
26/11/2017
Kịch bản sao lùn trắng bị lỗ đen xé xác có thể giải thích được những cơn mưa tia vũ trụ và neutrino mà chúng ta thấy trên
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com