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


M106: Thiên hà xoắn ốc có tâm khác thường
21/07/2019
Điều gì đang xảy ra tại tâm của thiên hà xoắn ốc M106? Là một đĩa sao và chất khí xoáy tít, diện mạo của M106 nổi bật
5 lí do nên thám hiểm các tiểu hành tinh
21/07/2019
Chính vào hôm Trái Đất sống sót sau một vụ va chạm suýt xảy ra với tiểu hành tinh 367943 Duende, các máy quay ở Nga đã bất
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 64)
21/07/2019
Lực hấp dẫn lượng tử Lực hấp dẫn là lực duy nhất chưa dung hòa được với cơ học lượng tử. Thuyết tương đối rộng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 63)
21/07/2019
Điện động lực học lượng tử Điện động lực học lượng tử (QED – quantum electrodynamics) là lí thuyết trường mô tả
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 32)
21/07/2019
Khám phá vành sao Thổ 1610 Galileo Galilei (1564–1642), Giovanni Domenico Cassini (1625–1712), Christiaan Huygens (1629–1695) “Các vành sao
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 31)
21/07/2019
Các định luật Kepler về chuyển động hành tinh 1609 Johannes Kepler (1571–1630) “Mặc dù Kepler ngày nay chủ yếu được nhớ
Sai lệch 9 phần trăm
10/07/2019
Một sai lệch giữa các phép đo về hằng số Hubble khiến các nhà khoa học phát vấn liệu có điều gì đó không đúng trong hiểu
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 44)
10/07/2019
Chương 12 HÊ, NHÌN ĐI… NÓ BAY KÌA! Khí động lực học và những máy bay đầu tiên Không bao lâu sau khi những máy bay đầu tiên

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

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