Takket være flittigt arbejde har videnskabsmænd fundet beviser for eksistensen af en kvasipartikel, som først blev foreslået som en hypotese for næsten 50 år siden: slid.
En oderon er en kombination af subatomære partikler, ikke en ny fundamental partikel, men i nogle interaktioner fungerer den som sådan, og den måde, den passer ind i stoffets grundlæggende byggesten, gør opdagelsen til et kæmpe gennembrud for fysikere.
I sidste ende blev oderonen opdaget gennem detaljeret analyse af to sæt data, og nåede en 5-sigma sandsynlighed, som forskerne bruger som en tærskel. Det betyder, at hvis oderon ikke eksisterede, ville chancen for, at vi ved et tilfælde ville se en sådan effekt i dataene, være 1 ud af 3,5 mio.
Partikler som protoner og neutroner er opbygget af mindre subatomære partikler: enkelt sagt, kvarker "limes sammen" med gluoner, som bærer kraften. Koblingen af protoner i en partikelaccelerator giver os mulighed for at se ind i deres indre struktur, mættet med gluoner.
Når to protoner støder ind i hinanden, men på en eller anden måde overlever kollisionen, kan denne interaktion – en form for elastisk spredning – forklares ved, at protonerne udveksler et lige eller ulige antal gluoner.
Hvis dette tal er lige, er det værket af en kvasipartikel pomeranian. En anden mulighed – som synes at forekomme meget sjældnere – er oderon-kvasipartiklen, en forbindelse med et ulige antal gluoner. Indtil nu kunne videnskabsmænd ikke opdage oderoner i eksperimenter, selvom teoretisk kvantefysik forudsagde, at de skulle eksistere.
Forskning
Forskerne analyserede et stort sæt data opnået fra partikelacceleratoren Large Hadron Collider (LHC) i Schweiz og Tevatron-partikelacceleratoren i USA.
Millioner af datapunkter blev undersøgt for at sammenligne proton-proton- eller proton-antiproton-kollisioner, indtil forskerne var overbevist om, at de så resultater - ulige gluonkoblinger - som kun ville være mulige, hvis oderonen eksisterede.
En sammenligning af de to typer kollisioner viste en klar forskel i energiudvekslingen - denne forskel indikerer en oderon. Holdet kombinerede derefter de mere præcise målinger med et tidligere eksperiment i 2018, der fjernede nogle af usikkerheden, hvilket gjorde det muligt for dem at opnå et så højt detektionssikkerhedsniveau for første gang.
Opdagelsen hjælper også med at udfylde nogle af hullerne i den nuværende idé om kvantekromodynamik eller QCD, en hypotese om, hvordan kvarker og gluoner interagerer på minimumsniveau. Vi taler om stoffets tilstand i de mindste skalaer, og hvordan alting i universet hænger sammen.
Desuden kan den specialiserede teknologi, der er udviklet til at spore oderon, ifølge forskerne finde mange andre anvendelser i fremtiden: for eksempel i medicinske instrumenter. Og selvom denne forskning ikke besvarer alle spørgsmål om oderoner og hvordan de fungerer, er det det bedste bevis endnu på, at de eksisterer. Fremtidige eksperimenter med partikelacceleratorer vil give yderligere bekræftelse og vil uden tvivl rejse flere spørgsmål.
Læs også: